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![Confort Thermique 2
Flux convectif :
Coefficient d’échange convectif
(maximum entre naturelle et forcée)
Qconv = Acl · hc · (Tvet Tamb)
hc = max
2
42.5 4
p
|Tvet Tamb|
| {z }
naturelle
; 12.1
p
U
| {z }
forcée
3
5
U : vitesse moyenne de l’air [m/s]](https://image.slidesharecdn.com/thermiquedubatiment-a-240107123512-659e6626/85/thermique_du_batiment-thermique-batiment-47-320.jpg)
![Paroi plane composée
Pour simplifier, les coefficients d’échanges aux parois sont
exprimés sous formes de résistances thermiques et ont des
valeurs fixées par la réglementation
[m2·K·W-1] Rse (ext) Rsi (int)
Paroi verticale 0.13 0.04
Paroi
horizontale
flux ascendant 0.10 0.04
flux descendant 0.17 0.04
Une paroi est considérée comme
verticale si l’angle quelle fait avec
l’horizontale est supérieur ou égal
à 60°](https://image.slidesharecdn.com/thermiquedubatiment-a-240107123512-659e6626/85/thermique_du_batiment-thermique-batiment-60-320.jpg)
![Bilan d’une zone
6 Introduction
("transparent
,) surface solar
external radiant and radiation
9
convection , convective
l / ~ Pl'~ant ~'-" ~"~ ~l • outside air node
extemal longwave ~[ / / / ~ (, ~
radiation ~,-x../~_/-~/~..////.~ /) ~
/ ~ / / ~ //.~ I~.~ opaque surface
~ ~ ~ . _ ~ ~ ~r ~~" /solar
radiation
infiltration ~/ / intemal~ ~ ~'~7 ~ I "~ //// / "
and/or ~ k,<,/ c'otnvec~ion~ .,~/ .~ ] ,,~ "~ok"x//// / ( ...
natural. ~ .......... ~ ~/ :~ j ~0~_ -%dk,,./
/ t . outslae
ventilation /X, ~ ~ ~,/ I~ - - ~ r air none
~ .. internal . , air ooint I ~ 1/ / / /
adjacent .,W~--------
surlace node _.....,. node-,-.._ convection ~' , I,
zone~ /*r mechanical~ ,.. ~ [ ~ [ -~.)
radiation- ~ ventilation /c/, ~ . ! ~o [ ~( //// /
9 .~ n //c~ ~ ~~)
/ " - - components I ~'~( /
x ~ II _ casualn ~ .t ~ _.--
gains I I ~ b"
door. e~'~ (~/--7 T ! latent gain ~/
conduction U//N ~ t I ~~
x radiativek, ~,~ ~ ," , ~V P
~'~ components ~ k,, ~ i] ",~'.._ / transient
)( . ~ 9 {transmitted / ~ conduction
qr , ~ ' ~ .,; direct solar / ~ (storage
-an
r radiation and lag)
co e ~adjacentzone-"
air node
Figure 1.2: Building energy flowpaths.
program throughout the design process than to use a progression of toolsmfrom simplified to
detailedmand ignore the many theoretical discontinuities and pernicious assumptions. Con-
«Energy Simulation in Building Design» J.A. Clarke, Butterworth-Heinemann, 2001
Conduction
Convection
Rayonnement / IR
Rayonnement / VIS
Apports internes
Ventilation
Infiltration
Air Humide](https://image.slidesharecdn.com/thermiquedubatiment-a-240107123512-659e6626/85/thermique_du_batiment-thermique-batiment-67-320.jpg)
![Parois
Relation principale (bien connue ?) :
[m2·K·W-1] Rse (ext) Rsi (int)
Paroi verticale 0.13 0.04
Paroi
horizontale
flux ascendant 0.10 0.04
flux descendant 0.17 0.04
Une paroi est considérée comme
verticale si l’angle quelle fait avec
l’horizontale est supérieur ou égal
à 60°
1
DEPparois
= R =
1
he
+
X
i
ei
i
+
1
hs
= Rse +
X
i
Ri + Rsi
1
U
=](https://image.slidesharecdn.com/thermiquedubatiment-a-240107123512-659e6626/85/thermique_du_batiment-thermique-batiment-84-320.jpg)
![Règles Th-U
Quelques définitions : Coefficient de déperdition
...surfacique U [W/(m2.K)] : Flux thermique en régime
stationnaire par unité de surface, pour une différence de
température de 1K entre les milieux situés de part et d’autre
d’un système.
...linéique ψ [W/(m.K)] : Flux thermique en régime
stationnaire par unité de longueur, pour une différence de
température de 1K entre les milieux situés de part et d’autre
d’un système.
...ponctuel χ [W/K] : Flux thermique en régime stationnaire
ramené à un point, pour une différence de température de 1K
entre les milieux situés de part et d’autre d’un système.
OB-V.2006
sion thermique de la paroi déper-
né selon les fascicules « Parois
», il s’exprime en W/(m2
.K) et se
en contact avec le sol ou donnant
sur un sous-sol non chauffé,
opaques,
portes et les portes-fenêtres non
s,
ortes et les portes-fenêtres équi-
dont l’une au moins donne sur l’extérieur ou est en contact avec le
sol, sont considérés comme donnant sur l’extérieur.
Les coffres de volets roulants, intégrés dans la baie, doivent être
calculés comme faisant partie de la paroi vitrée, les autres doivent
être calculés comme des parois opaques. La méthode générale
de calcul des coffres de volet roulant est donnée dans le fascicule
« Parois vitrées »
Les sommes sur i, j et k, figurant dans l’équation (1), doivent être
effectuées sur tous les composants déperditifs du bâtiment (voir
« Conventions » au paragraphe 2.2).
Comble
perdu
Local non
chauffé
Extérieur
Sol,
Vide sanitaire
Sous-sol non chauffé
Up
Ujn Uw
Ue
Up
Up
Up
Up
Extérieur
ψ
ψ
ψ
ψ
ψ
ψ
ts de transmissions thermiques U, ψ des composants limitant le volume chauffé d’un bâtiment.
11/01/2007 09:22:33
11/01/2007 09:22:33](https://image.slidesharecdn.com/thermiquedubatiment-a-240107123512-659e6626/85/thermique_du_batiment-thermique-batiment-94-320.jpg)
![Calcul du profil de pv
On va (encore !) utiliser une approche simplifiée basée sur
l’analgie électrique.
On doit d’abord admettre que le «moteur» du «flux d’humidité»
au travers de la parois n’est autre que la pression partielle de
vapeur pv.
Au travers d’une paroi homogène d’épaisseur e, cela donne
l’expression suivante :
g =
⇡
e
· pv
g [kg·s 1
·m 2
]
⇡ [kg·s 1
·m 1
·Pa 1
]
débit de vapeur saturante
perméabilité du matériau](https://image.slidesharecdn.com/thermiquedubatiment-a-240107123512-659e6626/85/thermique_du_batiment-thermique-batiment-139-320.jpg)
![cours raspberry [Enregistrement automatique].pptx](https://cdn.slidesharecdn.com/ss_thumbnails/coursraspberryenregistrementautomatique-260206145736-b1015531-thumbnail.jpg?width=640&height=640&fit=bounds)
thermique_du_batiment/thermique bâtiment
- 1. Thermique du Bâtiment(I) Stéphane Gibout - ENSGTI - 2016
- 2. Plan Introduction : Lesrôles d’un bâtiment Notion de confort Echanges et Bilans Etudes en régime stationnaire Réglementation Thermique (RT) Simulation Thermique Dynamique (STD)
- 3.
- 4. Rôles d’un bâtiment C’estune «seconde peau» permettant d’assurer le confort des habitants/utilisateurs en découplant le climat intérieur du climat extérieur.
- 5. Les influences «subies» Onretrouve les influences du climat : (température, vent, météores, rayonnement solaire, etc...) mais également les effets induits par ses occupants et ses usages : énergie (chaleur métabolique, appareillages) mais aussi vapeur d’eau et autres polluants...
- 6. Donc : Le bâtimentdoit assurer à la fois le confort thermique et la salubrité tout en restant vivable, économe et adapté à son utilisation... Social Environnemental Economique Vivable Equitable Viable Durable
- 7. Comment ? Pour assumertoutes ces contraintes, on peut jouer sur 4 facteurs seulement : ➡ l’enveloppe du bâti (transferts de chaleur (3 modes) et de masse (souhaité ou non) ➡ les équipements techniques (production de chaud et de froid, ventilation) ➡ l’inertie propre de la structure ➡ les occupants (habitudes)
- 8. Etat des lieux Lesecteur du bâtiment en France :
- 9. Etat des lieux ➡1896 : Arrhenius décrit l’effet des combustibles fossiles sur la température terrestre. ➡ 1967 : Première prévision d’un réchauffement planétaire ➡ 1992 : Sommet de la Terre à Rio : 2500 recommandations d’action pour le 21ème siècle… ➡ 1995 : COP1 à Berlin : principe des quotas d’émissions de GES ➡ 1997 : COP3 à Kyoto : objectif de réduction de GES ➡ 2005 : COP11 à Copenhague : objectif commun de limiter le réchauffement à +2°C ➡ 2010 : COP16 à Cancun : Création d’institutions dédiées (par exemple le fond vert pour le climat) ➡ 2014 : COP20 à Lima : 9 milliards pour les fonds vert ➡ 2015 : COP21 à Paris : accord universel sur le +2°C et recueil de promesses de dons pour le fond vert… On avance…
- 10. Etat des lieux ➡En France : ➡ Plan Climat ➟ Objectif facteur 4 (GES horizon 2050) ➡ Loi POPE (Programme d’Orientation de la Politique Energétique) ➟ réduire de 30% la consommation énergétique d’ici à 2030 ➡ Durcissement des réglementations successives (RT) et adaptation à l’existant
- 11. Etat des lieux ➡Depuis 2006 ➟ Les fournisseurs d’énergie ont obligation de réaliser (ou de faire réaliser à leurs clients) des économies ➟ Mécanisme des Certificats d’Economie d’Energie (CEE) ➡ Depuis 2007 ➟Diagnostic de performance énergétique (DPE) obligatoire pour toute vente ou location d’un logement Pour information, toujours en France, on a 31.3 millions de logements anciens (traduction : passoire énergétique) et 875 millions de m2 de bureaux...
- 12. Etat des lieux LeGrenelle : Approche plus globale du «développement soutenable» organisé en groupes de travail, dont le #1 : ➡label BBC (bâtiment basse consommation i.e. ≈ 50 kWh/m2/ an) pour toute construction neuve dès fin 2012 ➡Objectif bâtiment à énergie positive (BEPOS) dès 2020...
- 13. Pourquoi en est-onlà ? Petit regard en arrière : Au début/milieu du siècle dernier : ➡ exode rurale ➟ explosion de la population urbaine ➡ énergie bon marché (et symbole de progrès) ➡Toutes les «erreurs» de conception pouvaient être compensées par une consommation énergétique...
- 14. Pourquoi en est-onlà ? Petit regard en arrière : Depuis qu’il est sédentaire, l’Homme ne se déplace plus au gré des saisons et à donc dû s’adapter à son climat (au lieu d’adapter son climat par la migration)
- 15. Pourquoi en est-onlà ? Comme l’énergie «facile» et «pas chère» est très récente (et éphémère !), l’Homme à toujours construit de façon à profiter au mieux du climat local (regarder les igloos et autres yourtes ou tout simplement les anciennes constructions d’une région : orientation par rapport au soleil et aux vents dominants, épaisseur des murs, taille des ouvertures, etc.)
- 16. Pourquoi en est-onlà ? Petit regard en arrière : Au début/milieu du siècle dernier : ➡ exode rurale ➟ explosion de la population urbaine ➡ énergie bon marché (et symbole de progrès) ➡Toutes les «erreurs» de conception pouvaient être compensées par une consommation énergétique... et là, c’est le drame !
- 18. Et maintenant, quevais je faire ? Comme pour les énergies renouvelables, on regarde en arrière et on adapte le «savoir des anciens» à nos nouvelles technologies et connaissances : Le concept bioclimatique qui veut littéralement dire que l’on doit concevoir des habitations qui «vivent» avec le climat et non contre lui !
- 19. Bon sens... L’approche bioclimatique= faire preuve de bon sens : (1) Bien concevoir les enveloppes : frontière active ‣en saison froide : capter le rayonnement solaire, stocker la chaleur, et éviter les déperditions La l lumière n naturelle s se d décompose en t trois s sources d d’éclairement : : - p provenant d du s soleil, - p provenant d du c ciel, -i issu d des r réflexions d de l la l lumière sur l les s surfaces i intérieures e et extérieures. Leursv valeursr respectivesc changent selon l l’heure d de l la j journée, la s saison, l la h hauteur d du s soleil e et les c conditions d de n nébulosité. >>L’éclairage Les dépenses d’écla de réduire les bes d’éclairement du l’aménagement et >>L’apport d de Le rayonnement s très agréable en hi surchauffe. Le c confort d d’hive Pour profiter au ma remplit les fonction Capter l la c chaleur L’enveloppe du bâ dans une serre, les atteignent les mur couleurs. Cet échau Effet de serre : schéma de principe réchauffer efficacement la maison, • une véranda encastrée c'est-à-dire intégrée au logement maximise les surfaces de murs et régule mieux les variations de température qu’une véranda semi encastrée qui a moins d’emprise sur la maison, • les murs et le sol de couleur foncée captent mieux les rayons solaires d’hiver, • un arbre à feuilles caduques situé au sud fournit une protection solaire naturelle, • ne jamais placer de chauffage dans une véranda bioclimatique pour empêcher les condensations sur les vitres en hiver, • lesvitragesextérieursdoiventêtredoublesetlesvitragesentrelavérandaetlelogement simples, • degrandesouverturesversl’extérieursontpréconiséespourfavoriserlacirculationd’air, • l’uniformité du sol (même nature, pas de différence de niveau entre logement et véranda) doit être conservée pour assurer une meilleure homogénéité thermique. Se p protéger d du s soleil Pour exploiter la chaleur du soleil en hiver tout en évitant les surchauffes en été, des masques et des protections solaires sont indispensables. Ces derniers augmentent le pouvoir isolant des fenêtres et contrôlent l’éblouissement. Ils peuvent être fixes, comme les porches et auvents, ou amovibles comme les stores et persiennes. La végétation à feuilles caduques fournit des zones d’ombrage et forme un écran face au vent. Les protections solaires fixes ont des coûts non négligeables. C’est pour cette raison qu’il est nécessaire de calculer leurs dimensions en fonction de leur utilisation. Par exemple, un auvent orienté au sud doit laisser passer les rayons du soleil en hiver et les bloquer en été pour éviter les surchauffes. Baie vitrée 53° D H ce www.ideesmaison.com Configuration HIVER Source SMVF 3. Principes thermiques : 3 murs / évolution des tem
- 20. Bon sens... L’approche bioclimatique= faire preuve de bon sens : (1) Bien concevoir les enveloppes : frontière active ‣en saison chaude : se protéger du rayonnement solaire, éviter les gains et d’évacuer l’excès situé au sud fournit une protection solaire naturelle, e dans une véranda bioclimatique pour empêcher les n hiver, tredoublesetlesvitragesentrelavérandaetlelogement érieursontpréconiséespourfavoriserlacirculationd’air, ature, pas de différence de niveau entre logement et pour assurer une meilleure homogénéité thermique. leil en hiver tout en évitant les surchauffes en été, des laires sont indispensables. Ces derniers augmentent et contrôlent l’éblouissement. Ils peuvent être fixes, ou amovibles comme les stores et persiennes. ques fournit des zones d’ombrage et forme un écran nt des coûts non négligeables. C’est pour cette raison er leurs dimensions en fonction de leur utilisation. té au sud doit laisser passer les rayons du soleil en éviter les surchauffes. 53° Source www.ideesmaison.com Configuration ÉTÉ
- 21. Bon sens... L’approche bioclimatique= faire preuve de bon sens : (2) Tenir compte du site ‣se protéger des vents dominants, ‣«jouer» avec la végétations
- 22. Bon sens... L’approche bioclimatique= faire preuve de bon sens : (2) Bien concevoir la forme et l’agencement des pièces
- 23.
- 24. Confort thermique Notion hautementsubjective. Une définition empirique : «ni trop chaud, ni trop froid et sans courant d’air» Il va falloir mettre un peu de science là dedans !
- 25. Confort thermique Le corpshumain est globalement plongé dans un environnement à une température inférieure à la sienne ⬇ Il cède de l’énergie à l’environnement (+ de la vapeur d’eau et d’autres polluants parfois odorants) Il compense cette perte en «brulant» des aliments (métabolisme basal)
- 26. Confort thermique Remarque 1: un organisme sait beaucoup mieux lutter contre le froid que l’excès de température car il ne dispose pas de système de rafraichissement efficace (sudation seulement Remarque 2 : l’Homme (comme la plupart des mammifères) est un homéotherme avec une écorce extérieure poïkilotherme. La régulation est inconsciente.
- 27. Echange Organisme-Ambiance Corps humain= Système ouvert ! Echanges Conduction 1% Convection 35% Rayonnement 35% Evaporation 24% Ingestion 6%
- 28. Confort thermique La puissancemétabolique δE est convertie en : • puissance mécanique utile (je bouge) ☞ δW • puissance dissipée (second principe) ☞ δQm δQm = δE-δW = δE×(1-δW/δE) ⬇ rendement mécanique : r = δW/δE Attention, il s’agit de la chaleur dissipée dans le corps et pas par le corps...
- 29. Confort thermique δE/A (W/m2)r (%) Sommeil 41 0 Repos assis 58 0 Activité mentale 70 à 80 0 Repos debout 70 0 Marche 5km/h 160 0 Travail léger 120 0.0 à 0.1 Travail lourd 250 0.1 à 0.2 Sport 250 à 400 0.0 à 0.1 Surface du corps (formule de Dubois) : A = 0.203×M0.425×H0.725 M=masse en kg - H=hauteur en m «Débit» de CO2 issu de la respiration : δMCO2=1.05×10-7 kg/s Vapeur d’eau produite par un individu : 50 g/h Production globale de vapeur d’eau :2.5 l/j/pers (en moyenne dans le logement).
- 30. Confort thermique La puissanceδQp cédée à l’ambiance par le corps se calcul en prenant en compte : • la respiration • les échanges convectifs et radiatifs • la perspiration et la sudation. Si le bilan global (gain δQm moins pertes δQp) est trop déséquilibré ➞ Inconfort
- 31. Confort thermique http://www.cnrs.fr/aquitaine-limousin/IMG/pdf/Confort_Thermique.pdf cf. TD... Norme ISO7720 (2005) : «Ergonomie des ambiances thermiques -- Détermination analytique et interprétation du confort thermique par le calcul des indices PMV et PPD et par des critères de confort thermique local»
- 32. Confort thermique Dans lediagramme précédent, de quelle température s’agit-il ? En fait, il n’existe pas une mais des températures, qui résultent des équilibres (convectifs et radiatifs principalement) avec le milieu environnant : ‣Température de l’air : ‣Température résultante des parois) : Ta Tp,i : Température de surface de la paroi i Tr = P i Tp,i ·Si P i Si
- 33. Confort thermique En premièreapproximation, la température ressentie est la température «apparente»: Exemple, avec une ambiance à 20°C et des parois • à 18°C ☞ 19°C ressentie → Confort 😊 • à 14°C ☞ 17°C ressentie → Froid Tapp ⇡ Tr + Ta 2
- 34. Confort thermique Pour unindividu au repos, la température est «confortable» si : • En hiver : Tressentie ≈ 20°C • En été : • Tressentie ≈ 25°C si Text<30°C • Tressentie ≈ (Text - 5°C) si Text>30°C
- 35. Confort thermique Pour unindividu au repos, la température est «confortable» si : • En hiver : Tapp ≈ 20°C • En été : • Tapp ≈ 25°C si Text<30°C • Tapp ≈ (Text - 5°C) si Text>30°C Mais dépend aussi de l’humidité et de la vitesse du vent...
- 36. Confort thermique Il existeégalement d’autres règles pour assurer le «confort» : • La différence de température entre l’ambiance et une paroi ne doit pas dépasser 8°C pour une surface vitrée et 5°C pour une paroi opaque • La température du sol doit être maintenue au moins à 17°C • Pour les parois chauffantes, il ne faut pas dépasser 24°C pour les planchers et 27°C pour les autres parois. • Le gradient thermique vertical ne doit pas dépasser 1°C/m • La vitesse de l’air ne doit pas dépasser 0.3 à 0.5 m/s
- 37. Confort thermique En premièreapproximation, la température ressentie est la moyenne entre la température de l’ambiance et celle des parois... Exemple, avec une ambiance à 20°C et des parois • à 18°C ☞ 19°C ressentie → Confort 😊 • à 14°C ☞ 17°C ressentie → Froid 😞
- 38.
- 39. Confort Thermique 2 Danscette courte partie, nous allons établir le bilan énergétique d’un «corps» Nous avons déjà vu que le corps doit dissiper une puissance δQm La question est maintenant ce qu’il dissipe réellement ☞ δQ
- 40. Confort Thermique 2 Respiration: ṁR = ṁCO2 · Mair xCO2 · MCO2 xCO2 ⇡ 0.05 Enthalpie de l’air humide : inspiré aux conditions de l’air ambiant, expiré à environ 34°C et légèrement saturé (Tsat=35.8°C) Débit d’air inspiré/expiré qui est fonction du débit CO2 (1.05×10-7 kg/s) et de la concentration en CO2 de l’air expiré QR = ṁR · (hair,exp hair,insp)
- 41. Confort Thermique 2 Transpiration: Deux mécanismes : ‣ perspiration = diffusion de la vapeur d’eau au travers de la peau ‣ sudation = lié à la thermorégulation
- 42. Confort Thermique 2 Perspiration: Enthalpie de l’eau vapeur à la température de la peau (qui dépend de l’activité) Débit de vapeur d’eau proportionnel à l’écart des pressions partielles (conditions de l’ambiance d’un côté et conditions «intradermiques» de l’autre) Qp = ṁw,persp · hvap,skin Tskin = 35.7 0.028 · Qm Askin KD = 1.3 ⇥ 109 kg · s 1 · Pa 1 · m 2 Askin = 0.203 · M0.425 · H0.725 ṁw,persp = Askin · KD · (Psat,skin Psat,amb)
- 43. Confort Thermique 2 Transpiration: On suppose que toute l’eau s’évapore instantanément... Mais on a deux limites : 1) lorsque la peau est entièrement mouillée 2) limite physiologique, on ne peut pas transpirer plus d’un litre par heure (environ) Qt = Askin · max 0; 0.42 · ✓ Qm Askin 58 ◆ Qmax t = Askin · hm · (psat,skin psat,amb) · hvap,skin hm = 7.2 ⇥ 10 9 · hc
- 44. Confort Thermique 2 Fluxau travers de la vêture : Qvet = Askin Rvet · (Tskin Tvet) Température moyenne de surface des vêtements (tenant compte des parties non couvertes) Proche mais pas identique à la température de l’ambiance... on va la calculer... Résistance thermique de la vêture souvent exprimé en Clo : 1Clo = 0.155 m2.K/W Type Ivet (en Clo) Tropicale 0.3 à 0.4 Été 0.5 Légère (intérieur) 0.7 Normale (intérieur hiver) 1.0 Hiver 1.5 Polaire 3 à 4 Rvet = 0.155 · Icl
- 45. Confort Thermique 2 Fluxradiatif : Température moyenne de rayonnement de l’ambiance (approximativement la moyenne pondérée par les facteurs de forme des températures des parois visibles) Aire de la vêture Qrad = Acl · ✏ · F ⇥ (Tvet + 273)4 (Tw + 273)4 ⇤ Acl = Askin · (1.05 + 0.1 · Icl) Facteur de réduction d’aire (concavités du corps) F ⇡ 0.71 Emissivité moyenne de la peau et de la vêture ✏ ⇡ 0.95
- 46. Confort Thermique 2 Fluxradiatif : Linéarisation... Qrad = Acl · F · hr (Tvet Tamb) hr ⇡ 5.6 W ·m 2 ·K 1 C’est plus simple non ?!
- 47. Confort Thermique 2 Fluxconvectif : Coefficient d’échange convectif (maximum entre naturelle et forcée) Qconv = Acl · hc · (Tvet Tamb) hc = max 2 42.5 4 p |Tvet Tamb| | {z } naturelle ; 12.1 p U | {z } forcée 3 5 U : vitesse moyenne de l’air [m/s]
- 48. Confort Thermique 2 Donc: Qvet = Askin Rvet · (Tskin Tvet) Qconv = Acl · hc · (Tvet Tamb) Qrad = Acl · F · hr (Tvet Tamb) Tskin Tvet Tamb Qvet = Tskin Tamb Req Req = Rvet0 + 1 Rconv + 1 Rrad 1
- 49. Confort Thermique 2 Bilan: Q = QR + Qp + Qt + Qvet Ce que le corps peut dissiper : Ce que le corps doit dissiper : Qm La différence : L = Qm Q
- 50. Confort Thermique 2 Quantificationdu confort : Vote «discret» : V = +3 «très chaud» +2 «chaud» +1 «légèrement chaud» 0 «confortable» -1 «légèrement froid» -2 «froid» -3 «très froid» Si |V|<2 ☞ confort sinon inconfort !
- 51. Confort Thermique 2 Quantificationdu confort : «Vote moyen prédictif» (Predicted mean vote PMV) PV M = C · L Askin C = 0.303 · exp 0.037 · Qm Askin + 0.0275 C : coefficient de «susceptibilité» de l’individu.
- 52. Confort Thermique 2 Proportionde sujets «inconfortables» Pourcentage probable de sujet en situation d’inconfort (PPD : Predicted Percentage of Dissatified) : PPD = 100 95 · exp 0.03353 · PMV 4 0.2179 · PMV 2 directement en % et c’est tout pour le confort...
- 53. Confort Thermique 2 Aufinal…
- 54. Parois en régimestationnaire
- 55. Paroi plane On considèreune paroi plane séparant l’intérieur du local de l’ambiance extérieure. On introduit les températures suivantes : • TaI et TaE les températures de l’air Intérieur et Extérieur • TrI et TrE les températures résultantes de toutes les autres parois : • TsI et TsE les températures de surface correspondantes Tp,i : Température de surface de la paroi i Tr = P i Tp,i ·Si P i Si
- 56. Paroi plane En régimestationnaire, on peut écrire : = hcI ·(TaI TsI) + hrI ·(TrI TsI) = L ·(TsI TsE) = hcE ·(TsE TaE) + hrE ·(TsE TrE) = constante
- 57. Paroi plane En définissantla température résultante sèche : on obtient : = (hcI + hrI) | {z } HE ·(TI TsI) = L ·(TsI TsE) = (hcE + hrE) | {z } HE ·(TE TsE) = constante TX = hcX ·TaX + hrX ·TrX hcX + hrX
- 58. Paroi plane En manipulantun peu l’expression, on obtient finalement la relation suivante : avec : On retrouve donc (Ouf !) l’additivité des résistances en série mais avec un résultat supplémentaire qui concerne la température sèche résultante à prendre en compte. 1 U = 1 hI + L + 1 hE = U ·(TI TE)
- 59. Paroi plane composée Leterme de résistance de conduction peut bien entendu être étendu au cas où la paroi est composée de plusieurs couches. RT = Rse + R1 + R2 + R3 + R4 + Rsi
- 60. Paroi plane composée Poursimplifier, les coefficients d’échanges aux parois sont exprimés sous formes de résistances thermiques et ont des valeurs fixées par la réglementation [m2·K·W-1] Rse (ext) Rsi (int) Paroi verticale 0.13 0.04 Paroi horizontale flux ascendant 0.10 0.04 flux descendant 0.17 0.04 Une paroi est considérée comme verticale si l’angle quelle fait avec l’horizontale est supérieur ou égal à 60°
- 61. Ponts Thermiques Problème avecles bâtiments ☞ pas que des parois planes ! Angles...
- 62. Ponts Thermiques Problème avecles bâtiments ☞ pas que des parois planes ! Jonctions...
- 63. Ponts Thermiques Et aussides parois en contact avec le sol...
- 64. Ponts Thermiques Pour toutce qui n’est pas une paroi plane ☟ Cas particulier ☟ Pont Thermique Linéaire ou ponctuel...
- 65. Ponts Thermiques Souvent causede déperditions importantes... Nous y reviendrons un peu plus tard...
- 66. Bilan Global d’unlocal en stationnaire
- 67. Bilan d’une zone 6Introduction ("transparent ,) surface solar external radiant and radiation 9 convection , convective l / ~ Pl'~ant ~'-" ~"~ ~l • outside air node extemal longwave ~[ / / / ~ (, ~ radiation ~,-x../~_/-~/~..////.~ /) ~ / ~ / / ~ //.~ I~.~ opaque surface ~ ~ ~ . _ ~ ~ ~r ~~" /solar radiation infiltration ~/ / intemal~ ~ ~'~7 ~ I "~ //// / " and/or ~ k,<,/ c'otnvec~ion~ .,~/ .~ ] ,,~ "~ok"x//// / ( ... natural. ~ .......... ~ ~/ :~ j ~0~_ -%dk,,./ / t . outslae ventilation /X, ~ ~ ~,/ I~ - - ~ r air none ~ .. internal . , air ooint I ~ 1/ / / / adjacent .,W~-------- surlace node _.....,. node-,-.._ convection ~' , I, zone~ /*r mechanical~ ,.. ~ [ ~ [ -~.) radiation- ~ ventilation /c/, ~ . ! ~o [ ~( //// / 9 .~ n //c~ ~ ~~) / " - - components I ~'~( / x ~ II _ casualn ~ .t ~ _.-- gains I I ~ b" door. e~'~ (~/--7 T ! latent gain ~/ conduction U//N ~ t I ~~ x radiativek, ~,~ ~ ," , ~V P ~'~ components ~ k,, ~ i] ",~'.._ / transient )( . ~ 9 {transmitted / ~ conduction qr , ~ ' ~ .,; direct solar / ~ (storage -an r radiation and lag) co e ~adjacentzone-" air node Figure 1.2: Building energy flowpaths. program throughout the design process than to use a progression of toolsmfrom simplified to detailedmand ignore the many theoretical discontinuities and pernicious assumptions. Con- «Energy Simulation in Building Design» J.A. Clarke, Butterworth-Heinemann, 2001 Conduction Convection Rayonnement / IR Rayonnement / VIS Apports internes Ventilation Infiltration Air Humide
- 68. Régime stationnaire Ċ A U : Débitde renouvellement d’air (kg/s) : Surface de la paroi considérée (m2) : Coefficient d’échange global (W⋅m-2⋅K-1) Ventilation/infiltrations Convection Conduction Apports internes Chauffage Climatisation Apports gratuits (i.e. Soleil) Gains z }| { gr + cc + oc = Pertes z }| { X j (AU)j · (TI,j TE) + Ċ · (TI,j TE)
- 69. Régime stationnaire En considérantque la température intérieure du local est uniforme, cette expression se simplifie : où le terme entre crochets correspond à un coefficient global d’échange qui tient compte des échanges au travers des parois mais également des pertes par infiltration/ventilation. gr + cc + oc = (TI TE) · 2 4 X j (AU)j + Ċ 3 5
- 70. Besoin en chauffage Sion souhaite maintenir constante la température intérieure quelle que soit la température extérieure variable, il faut à chaque instant que le système d’appoint dissipe une puissance : En intégrant sur une journée, l’énergie à apporter est : cc(t) = ⇣ TI TE(t) ⌘ · 2 4 X j (AU)j + Ċ 3 5 gr(t) oc(t) qcc = 2 4 X j (AU)j + Ċ 3 5 | {z } Cte · Z ⇣ TI TE(t) ⌘ dt Z gr(t)dt | {z } qgr Z oc(t)dt | {z } qoc
- 71. Besoin en chauffage L’intégralesur l’écart des températures peut se simplifier en faisant intervenir la température extérieure moyenne sur la journée : Cette expression s’exprime donc en «degrés-jour» qui est une notion fondamentale dans le bâtiment, et qui mesure l’écart entre la température que l’on souhaite maintenir et la rigueur du climat. Z ⇣ TI TE(t) ⌘ dt = Z TIdt Z TE(t)dt ⇡ 1 jour · (TI T̂E)
- 72. Besoin en chauffage Ensommant les besoins sur les N jours d’une saison de chauffe, on obtient l’énergie totale nécessaire : On voit apparaitre ici la somme des degrés-jour sur la saison de chauffe qui est une grandeur qui ne dépend que de la localisation... et que l’on trouve dans des tables. Q = N X n=1 qn cc = 2 4 X j (AU)j + Ċ 3 5 | {z } Cte · N X n=1 DJn N X n=1 qn gr N X n=1 qn oc
- 73. Besoin en chauffage Sion laisse de côté pour le moment les apports gratuits et des occupants (ce qui revient à se placer dans le cas le plus défavorable), le besoin en chauffage sur la période de chauffe s’exprime comme le produit : • d’un terme dépendant seulement du local • d’un terme ne dépendant que du climat Le coefficient 24 permet d’exprimer l’énergie en Wh. Qmax = 24 · UG · DJ
- 74. Régime stationnaire En France,la température intérieure de référence est prise égale à 18°C, ce qui conduit à la définition des Degrés-jour unifiés i.e. les fameux DJU. Deux méthodes de calcul et deux cas selon que l’on s’intéresse à l’excédent (climatisation) ou au déficit (chauffage) «Météo» (Météo France) «Professionnels de l’énergie» (COSTIC) TM : température minimale relevée entre (J-1) à 18hUTC et (J) à 18h UTC TX : température maximale relevée entre (J) à 6hUTC et (J+1) à 6h UTC S : seuil de référence (18°C) MOY = (TM+TX)/2 (toutes mesures à 2m du sol)
- 75. Calcul des DJ Méthode«Météo» (Météo France) : Déficit - Chauffage Excédent - Climatisation Si S≤MOY alors DJ=0 Sinon DJ=S-MOY Si S<MOY alors DJ=MOY-S Sinon DJ=0 Méthode «Professionnels de l’énergie» (COSTIC) : Si S>TX alors DJ=S-MOY Si S≤TM alors DJ=0 Sinon DJ=(S-TM)×(0.08+0.42×(S-TM)/(TX-TM) Si S>TX alors DJ=0 Si S≤TM alors DJ=MOY-S Sinon DJ=(TX-S)×(0.08+0.42×(TX-S)/(TX-TM)
- 76. Calcul des DJ Pourla France, la période de chauffage est des 232 jours entre le 1er octobre et de 20 mai. Pour le chauffage, le cumul de DJU va de 1400°C×J en Corse et 3800°C×J dans le Jura.
- 77. On fait quoides DJU ? Pour finir, la consommation C se calcul par la relation C = B · i ⌘ où le coefficient i permet de tenir compte de l’intermittence du besoin (i≈0.75 en résidentiel) et représente le rendement global du système de chauffage (i.e. production, distribution, émission) ⌘ Rappel : Il s’agit ici d’une approche très simplifiée de ce qui se fait dans la RT et encore plus de la simulation thermique dynamique. En particulier, on ne tient pas compte ici des apports gratuits.
- 78. Modélisation II :Déperditions
- 79. Les déperditions... Déperditions Parois Menuiseries Opaques Surfaciques Renouvellement d’air VentilationInfiltrations Ponts thermiques Ponctuels Linéiques
- 80. Mouvements d’air Les mouvementsd’air sont provoqués par : Le vent (augmentation de la pression au vent et diminution sous le vent) p = 1 2 Cp · ⇢ · v2 1 Cp = coefficient de pression Au vent : Cp = 0.75 1.05 ⇤ ↵ 90 Sous le vent : Cp = 0.45 Walton :
- 81. Mouvements d’air Les mouvementsd’air sont provoqués par : la différence de densité entre l’air intérieur et l’air extérieur (i.e. indirectement température) --> Effet cheminée qv = D · ( P)n P = (⇢i ⇢e) · g · z 0.5n1 mais souvent n = 2/3 D : perméance de l’orifice Pour un châssis : qv = L · C · ( P)0.63 5 ⇥ 10 5 C 2.5 ⇥ 10 4 m2 s 1 Pa 0.63
- 82. Mouvements d’air Les mouvementsd’air sont provoqués par : les équipements de ventilation Seule partie qui est contrôlable et qui doit l’être !
- 83. Renouvellement d’air DEPair =0.34 ⇥ débit en m3 /h z}|{ q̇v 0.34 Wh · m 3 · K 1 : produit ⇢C pour l’air à 20 C U.R.E. Bâtiment : Guide d’audit énergétique 1999 4. VENTILATION ET INFILTRATIONS DEBITS EXTRAITS EXPRIMES en m3 /h Cabinet d’aisance Nombre de pièces principales du logement Cuisine Salle de bains ou de douches commune ou non avec cabinets d’aisances Autre salle d’eau Unique Multiple 1 2 3 4 5 et plus 75 90 105 120 135 15 15 30 30 30 15 15 15 15 15 15 15 15 30 30 15 15 15 15 15 Dans les logements ne comportant qu’une pièce principale, la salle de bains ou de douches et le cabinet d’aisances peuvent avoir, s’ils sont contigus, une sortie d’air commune située dans le cabinet d’aisances. Le débit d’extraction à prendre en compte est de 15 mètres cubes par heure. En cas d’absence de cloison entre la salle de séjour et une chambre, la pièce 1 2 3 4 5 6 7 Débit total minimal en m 3 /h Débit minimal en cuisine en m 3 /h 35 20 60 30 75 45 90 45 105 45 120 45 135 45 Lorsque l’aération est assurée par un dispositif mécanique qui module 4 avoir, s’ils sont contigus, une sortie d’air commune située dans le cabinet d’aisances. Le débit d’extraction à prendre en compte est de 15 mètres cubes par heure. En cas d’absence de cloison entre la salle de séjour et une chambre, la pièce unique ainsi créée est assimilée à deux pièces principales. Si, de construction, une hotte est raccordée à l’extraction de la cuisine, un débit plus faible est admis. Il est déterminé, en fonction de l’efficacité de la hotte, suivant des modalités approuvées par le ministre chargé de la santé. Des cabinets d’aisances sont considérés comme multiples s’il en existe au moins deux dans le logement, même si l’un d’entre eux est situé dans une salle d’eau. Art. 4 – Des dispositifs individuels de réglage peuvent permettre de réduire les débits définis à l’article 3, sous les conditions suivantes : En règle générale, le débit total extrait et le débit réduit de cuisine sont au moins égaux aux valeurs données dans le tableau suivant : Nombre de pièces principales m 3 /h Débit minimal en cuisine en m 3 /h 35 20 60 30 75 45 90 45 105 45 120 45 135 45 Lorsque l’aération est assurée par un dispositif mécanique qui module automatiquement le renouvellement d’air du logement, de telle façon que les taux de pollution de l’air intérieur ne constituent aucun danger pour la santé et que puissent être évitées les condensations, sauf de façon passagère, les débits définis par le tableau ci- dessus peuvent être réduits. L’emploi d’un tel dispositif doit faire l’objet d’une autorisation du ministre chargé de la construction et de l’habitation et du ministre chargé de la santé, qui fixe les débits minimaux à respecter. En tout état de cause, le débit total extrait est au moins égal à la valeur donnée par le tableau suivant : Nombre de pièces principales 1 2 3 4 5 6 7 Débit total minimal en m 3 /h 10 10 15 20 25 30 35 Art. 5 – Les entrées d’air, complétées par la perméabilité des ouvrants, doivent permettre d’obtenir les débits définis à l’article 3. U.R.E. Bâtiment : Guide d’audit énergétique 1999 4. VENTILATION ET INFILTRATIONS DEBITS EXTRAITS EXPRIMES en m 3 /h Cabinet d’aisance Nombre de pièces principales du logement Cuisine Salle de bains ou de douches commune ou non avec cabinets d’aisances Autre salle d’eau Unique Multiple 1 2 3 4 5 et plus 75 90 105 120 135 15 15 30 30 30 15 15 15 15 15 15 15 15 30 30 15 15 15 15 15 Dans les logements ne comportant qu’une pièce principale, la salle de bains ou de douches et le cabinet d’aisances peuvent avoir, s’ils sont contigus, une sortie d’air commune située dans le cabinet d’aisances. Le débit d’extraction à prendre en compte est de 15 mètres cubes par heure. En cas d’absence de cloison entre la salle de séjour et une chambre, la pièce unique ainsi créée est assimilée à deux pièces principales. Si, de construction, une hotte est raccordée à l’extraction de la cuisine, un débit plus faible est admis. Il est déterminé, en fonction de l’efficacité de la hotte, suivant des modalités approuvées par le ministre chargé de la santé. Des cabinets d’aisances sont considérés comme multiples s’il en existe au moins deux dans le logement, même si l’un d’entre eux est situé dans une salle d’eau. 1 2 3 4 5 6 7 Débit total minimal en m 3 /h Débit minimal en cuisine en m 3 /h 35 20 60 30 75 45 90 45 105 45 120 45 135 45 Lorsque l’aération est assurée par un dispositif mécanique qui module automatiquement le renouvellement d’air du logement, de telle façon que les taux de pollution de l’air intérieur ne constituent aucun danger pour la santé et que puissent être évitées les condensations, sauf de façon passagère, les débits définis par le tableau ci- dessus peuvent être réduits. L’emploi d’un tel dispositif doit faire l’objet d’une autorisation du ministre chargé de la construction et de l’habitation et du ministre chargé de la santé, qui fixe les débits minimaux à respecter. En tout état de cause, le débit total extrait est au moins égal à la valeur donnée Pièces principales = toutes sauf les secondaires Pièces secondaires = cuisines, salles d’eau, cabinets d’aisance Nominal/Max Exemple : 4 pièces principales, cuisine, bains, WC : (m3/h) Cuisine Bains WC Total max 120 30 30 180 mini 45 - - 90 nt : Guide d’audit énergétique 1999 4. VENTILATION ET INFILTRATIONS ajoute le fait que depuis 10 ans, la réglementation a beaucoup évolué, permettant des débits moyens plus réduits. De sorte que selon l’année de réalisation du t des équipements, il est possible de rencontrer des systèmes de ventilation de très variables et des débits assez différents. s évolutions analogues s’étant produites dans les locaux tertiaires, avec des différentes ou non, le diagnostiqueur risque de se trouver face à une multitude de Dans tous les cas, le diagnostiqueur ne peut se désintéresser des problèmes et doit veiller à maintenir une ventilation suffisante. its de ventilation aut séparer très nettement les secteurs résidentiels et tertiaires, auxquels ne nt pas les mêmes règles. NTS réglementation ayant beaucoup évolué, et concernant habituellement les urs (et non les gestionnaires), aucune règle ne peut vraiment être considérée comme On peut toutefois prendre comme première référence les règles qui s’appliquent aux bâtiments, actuellement en cours de construction. sont les suivantes : LOGEMENTS (Arrêtés du 24 mars 1982 et du 28 octobre 1983) L’aération des logements doit re générale et permanente au dant la période ou la température oblige à maintenir les fenêtres Toutefois dans les bâtiments un isolement acoustique renforcé, ion de l’arrêté du 6 octobre 1978, doit pouvoir être générale et e en toute saison. circulation de l’air doit pouvoir se palement par entrée d’air dans les d’aisances, réalisées par des conduits verticaux à tirage naturel ou des dispositifs mécaniques. En installation collective de ventilation, si une pièce de service possède une sortie d’air mécanique, toutes les autres pièces de service doivent en posséder une. L’air doit pouvoir circuler librement des pièces principales vers les pièces de service. Une pièce à la fois principale et de service telle qu’une chambre ayant un Attention ! la réglementation est beaucoup plus complexe... (et je ne tiens pas compte des infiltrations...) Réglementaire :
- 84. Parois Relation principale (bienconnue ?) : [m2·K·W-1] Rse (ext) Rsi (int) Paroi verticale 0.13 0.04 Paroi horizontale flux ascendant 0.10 0.04 flux descendant 0.17 0.04 Une paroi est considérée comme verticale si l’angle quelle fait avec l’horizontale est supérieur ou égal à 60° 1 DEPparois = R = 1 he + X i ei i + 1 hs = Rse + X i Ri + Rsi 1 U =
- 85. Parois planes RT =Rse + R1 + R2 + R3 + R4 + Rsi
- 86. Ponts Thermiques Problème avecles bâtiments ☞ pas que des parois planes ! Angles...
- 87. Ponts Thermiques Problème avecles bâtiments ☞ pas que des parois planes ! Jonctions...
- 88. Ponts Thermiques Et aussides parois en contact avec le sol...
- 89. Ponts Thermiques Pour toutce qui n’est pas une paroi plane ☟ Cas particulier ☟ Pont Thermique Linéaire ou ponctuel...
- 90. Ponts thermiques un pointde rupture d’isolation thermique, comme les abouts de planchers par exemple), - la perméabilité à l’air de l’enveloppe, au niveau des menuiseries, des liaisons entre panneaux, des passages des conduits, etc..., qui peut être source de dé- perditions thermiques importantes et de perturbation du renouvellement d’air, - l’hétérogénéité de performance thermique des parois, qui peut générer des zones froides susceptibles de donner lieu à de la condensation, soit en sur- face, soit dans la masse. Ce point de vigilance renvoie, au-delà de la conception, à l’attention particulière à porter sur les interfaces entre les lots au cours des travaux, nécessitant des points de contrôle rigoureux aux différentes étapes du chantier, · Si la nécessité de renouveler l’air est essentielle, il faut chercher à maîtriser les dé- perditions énergétiques dues à la ventilation, en : -contrôlant les flux d’air et les débits (et donc les infiltrations parasites), -recherchant des solutions techniques économes en énergie (récupération sur air Principaux ponts thermiques d’une enveloppe : 1 : liaisons murs-plancher 2 : liaison refends-façades 3 : linteaux 4 : appuis des baies 5 : liaison entre tableaux des baies et huisserie 6 : angles des murs
- 91. Ponts Thermiques Souvent causede déperditions importantes...
- 92. Règles Th-U RèglesTh-U Fascicule 1/5 CoefficientUbât Détermination du coefficient moyen de transmission à travers les parois SOMMAIRE Réglementation Thermique 2005 Règles Th-U - Fascicule 1 : Coefficient Ubât - Sommaire I Chapitre I : Introduction aux règles Th-U........................ 1 1.1 Objet.......................................................................... 1 1.2 Contenu..................................................................... 1 1.3 Références normatives.............................................. 1 1.4 Définitions, symboles et indices................................ 2 1.5 Conventions............................................................... 5 1.5.1 Température et humidité des matériaux.................... 5 1.5.2 Résistances superficielles......................................... 5 Chapitre II : Coefficient Ubât ............................................. 6 2.1 Définition.................................................................... 6 2.2 Conventions............................................................... 6 2.2.1 Dimensions................................................................ 6 2.2.2 Parois déperditives.................................................... 7 2.2.3 Ponts thermiques de liaisons .................................... 9 2.2.4 Maisons accolées...................................................... 9 2.3 Formule générale ...................................................... 9 2.3.1 Détermination du coefficient b ................................ 10 2.4 Rapport ................................................................... 12 Chapitre III : Aspects réglementaires ............................ 13 3.1 Coefficient Ubât-réf ...................................................... 13 3.1.1 Définition.................................................................. 13 3.1.2 Calcul ...................................................................... 13 3.2 Caractéristiques thermiques minimales.................. 16 3.2.1 Parois....................................................................... 16 3.2.2 Ponts thermiques de liaisons .................................. 17 3.2.3 Coefficient Ubât ......................................................... 17 RèglesTh-U Fascicule 2/5 Matériaux Détermination des caractéristiques thermiques « utiles » des matériaux SOMMAIRE Réglementation Thermique 2005 Règles Th-U - Fascicule 2 : Matériaux - Sommaire I Chapitre I : Introduction.................................................... 1 1.1 Références normatives.............................................. 1 1.2 Termes et définitions, symboles et unités ................. 1 1.2.1 Valeur thermique utile................................................ 1 1.2.2 Symboles et unités .................................................... 2 1.3 Caractéristiques thermiques ..................................... 2 1.3.1 Cas général............................................................... 2 1.3.2 Cas des isolants thermiques manufacturés.............. 2 1.3.3 Produits réfléchissants opaques ............................... 2 1.3.4 Maçonneries.............................................................. 2 Chapitre II : Valeurs tabulées ........................................... 3 2.1 Pierres ...................................................................... 3 2.1.1 Roches plutoniques et métamorphiques ................. 3 2.1.2 Roches volcaniques................................................. 4 2.1.3 Pierres calcaires....................................................... 3 2.1.4 Grès.......................................................................... 3 2.1.5 Silex, meulières et ponces ....................................... 3 2.2 Bétons ...................................................................... 4 2.2.1 Bétons de granulats courants siliceux, silico-calcaires et calcaires ...................................... 4 2.2.2 Bétons de granulats courants de laitiers 2.5.3 Panneaux de laine de bois........................................ 7 2.5.4 Liège......................................................................... 7 2.5.5 Paille comprimée...................................................... 7 2.6 Matériaux isolants manufacturés.............................. 8 2.6.1 Balsa......................................................................... 8 2.6.2 Laines minérales ...................................................... 8 2.6.3 Liège......................................................................... 8 2.6.4 Matières plastiques alvéolaires ................................ 9 2.6.5 Plaques à base de perlite expansée...................... 10 2.6.6 Plaques homogènes de verre cellulaire................. 10 2.6.7 Produits manufacturés à base de fibres végétales.................................................. 10 2.6.8 Produits manufacturés à base de fibres animales................................................... 10 2.7 Matières plastiques synthétiques compactes, mastics et produits d’étanchéité. ....... 11 2.7.1 Matières synthétiques compactes d’usage courant dans le bâtiment.......................... 11 2.7.2 Mastics pour joints, étanchéité et coupure thermique............................................. 11 2.7.3 Produits d’étanchéité ............................................. 11 RèglesTh-U Fascicule 4/5 Parois opaques Calcul des caractéristiques thermiques des parois opaques SOMMAIRE Réglementation Thermique 2005 Règles Th-U - Fascicule 4 : Parois opaques - Sommaire I Chapitre I : Introduction.................................................... 1 1.1 Références normatives ............................................ 1 1.2 Définitions, symboles et indices............................... 2 1.3 Conventions ............................................................. 3 3.3 Planchers à entrevous béton ou terre cuite (R) ..... 39 3.3.1 Planchers à entrevous en terre cuite ..................... 39 3.3.2 Planchers à entrevous en béton ........................... 40 3.4 Planchers à entrevous polystyrène (R) .................. 42 RèglesTh-U Fascicule 5/5 PontsThermiques Calcul des ponts thermiques Réglementation Thermique 2005 Règles Th-U - Fascicule 5 : Ponts thermiques - Sommaire I 20 pages 16 pages 84 pages 172 pages RèglesTh-U Fascicule 3/5 Parois vitrées Calcul des coefficients thermiques des parois vitrées SOMMAIRE Réglementation Thermique 2005 Règles Th-U - Fascicule 3 : Parois vitrées - Sommaire I Chapitre I : Introduction.................................................... 1 1.1 Références normatives ............................................. 1 1.2 Définitions, symboles et indices ............................... 2 Chapitre II : Méthodes de calcul ...................................... 3 2.1 Principe..................................................................... 3 2.2 Calcul de la paroi vitrée ............................................ 3 2.2.1 Fenêtres, portes, et portes-fenêtres.......................... 3 2.2.2 Paroi vitrée avec fermetures et stores....................... 4 2.2.3 Coefficient moyen Ujour-nuit .......................................... 5 2.2.4 Blocs-baies ............................................................... 6 2.2.5 Façades rideaux ....................................................... 6 2.2.6 Présentation des résultats......................................... 7 Chapitre III : Valeurs par défaut ..................................... 18 3.1 Coefficient Ug des vitrages en partie courante, en W/(m2 .K)............................................................. 18 3.1.1 Vitrages simples...................................................... 18 3.1.2 Vitrages doubles verticaux ..................................... 19 3.1.3 Vitrages doubles horizontaux ................................. 20 3.2 Coefficient ψ de la jonction élément de remplissage - menuiserie, en W/(m.K) .............. 21 3.3 Coefficient Uw des parois vitrées courantes ........... 21 3.3.1 Menuiserie métallique à rupture de pont thermique .................................................. 22 3.3.2 Menuiserie en PVC.................................................. 23 3.3.3 Menuiserie en BOIS ................................................ 25 28 pages
- 93. Règles Th-U Réglementation Thermique2005 Règles Th-U - Fascicule 1 : Coefficient Ubât - Chapitre I : Introduction aux règles Th-Ul Figure 1 : Planchers bas, intermédiaires et hauts α < 60° Plancher bas Plancher bas Plancher bas Plancher bas Plancher bas Plancher haut Plancher haut Plancher haut Plancher haut Plancher haut Plancher intermédiaire Plancher intermédiaire Plancher intermédiaire Plancher intermédiaire Plancher intermédiaire Extérieur Intérieur Sol Espace non chauffé Quelques définitions : Local : Un local est un volume totalement séparé de l’extérieur ou d’autres volumes par des parois fixes ou mobiles. Espace chauffé : Local ou volume fermé chauffé à une température supérieure à 12 °C en période d’occupation. Paroi verticale ou horizontale : Une paroi est dite verticale lorsque l’angle de cette paroi avec le plan horizontal est supérieur ou égal à 60 degrés, elle est dite horizontale lorsque cet angle est inférieur à 60 degrés. Plancher bas : Paroi horizontale (α < 60°) donnant sur un local chauffé uniquement sur sa face supérieure. Plancher intermédiaire : Paroi horizontale (α < 60°) donnant, sur ses faces inférieures et supérieures, sur des locaux chauffés Plancher haut : Paroi horizontale (α < 60°) donnant sur un local chauffé uniquement sur sa face inférieure
- 94. Règles Th-U Quelques définitions: Coefficient de déperdition ...surfacique U [W/(m2.K)] : Flux thermique en régime stationnaire par unité de surface, pour une différence de température de 1K entre les milieux situés de part et d’autre d’un système. ...linéique ψ [W/(m.K)] : Flux thermique en régime stationnaire par unité de longueur, pour une différence de température de 1K entre les milieux situés de part et d’autre d’un système. ...ponctuel χ [W/K] : Flux thermique en régime stationnaire ramené à un point, pour une différence de température de 1K entre les milieux situés de part et d’autre d’un système. OB-V.2006 sion thermique de la paroi déper- né selon les fascicules « Parois », il s’exprime en W/(m2 .K) et se en contact avec le sol ou donnant sur un sous-sol non chauffé, opaques, portes et les portes-fenêtres non s, ortes et les portes-fenêtres équi- dont l’une au moins donne sur l’extérieur ou est en contact avec le sol, sont considérés comme donnant sur l’extérieur. Les coffres de volets roulants, intégrés dans la baie, doivent être calculés comme faisant partie de la paroi vitrée, les autres doivent être calculés comme des parois opaques. La méthode générale de calcul des coffres de volet roulant est donnée dans le fascicule « Parois vitrées » Les sommes sur i, j et k, figurant dans l’équation (1), doivent être effectuées sur tous les composants déperditifs du bâtiment (voir « Conventions » au paragraphe 2.2). Comble perdu Local non chauffé Extérieur Sol, Vide sanitaire Sous-sol non chauffé Up Ujn Uw Ue Up Up Up Up Extérieur ψ ψ ψ ψ ψ ψ ts de transmissions thermiques U, ψ des composants limitant le volume chauffé d’un bâtiment. 11/01/2007 09:22:33 11/01/2007 09:22:33
- 95. Règles Th-U Ubât = Surfacique z}| { X i Ai · Ui · bi + Linéique z }| { X j `j · j · bj + Ponctuel z }| { X k k · bk P Ai b est un coefficient de réduction des déperditions qui intervient lorsque l’élément est en contact avec un local non chauffé
- 96. Parois opaques Résistance superficielle: Si la paroi donne sur un local non chauffé, il faut utiliser Rsi des deux côtés Rse s’utilise en cas de contact avec l’extérieur ou un local ouvert (i.e. tel que le rapport de la surface totale de ses ouvertures permanentes sur l’extérieur, à son volume, est égal ou supérieur à 0.005 m2/m3 Réglementation Thermique 2005 4 Règles Th-U - Fascicule 4 : Parois opaques - Chapitre I : Introduction 1.3.2 Résistances superficielles La méthode de calcul des résistances superficielles est donnée au paragraphe 2.1.1. Cependant et en absence d’informations spécifiques sur les conditions aux limites des surfaces planes, les résistances superficielles, intérieure (Rsi ) et extérieure (Rse ), suivan- tes doivent être utilisées : Paroi donnant sur : − l’extérieur − un passage ouvert − un local ouvert (2) Rsi m2 .K/W Rse (1) m2 .K/W Rsi + Rse m2 .K/W Paroi verticale inclinaison ≥ 60 ° 'MVYIPSJ[POUBM 0,13 0,04 0,17 'MVYBTDFOEBOU Paroi horizontale inclinaison 60 ° 'MVYEFTDFOEBOU 0,10 0,04 0,14 0,17 0,04 0,21 (1) Si la paroi donne sur un autre local non chauffé, Rsi s’applique des deux côtés. (2) Un local est dit ouvert si le rapport de la surface totale de ses ouvertures permanentes sur l’extérieur, à son volume, est égal ou supérieur à 0,005 m2 /m3 . Ce peut être le cas, par exemple, d’une circulation à l’air libre, pour des raisons de sécurité contre l’incendie.
- 97. Parois opaques Dans lecas de parois planes constituées de couches homogènes, on fait simplement la somme des résistance (en incluant les lames d’air) Pour les parois contenant des ponts thermiques intégrés (i.e. paroi non homogènes) on calcule une résistance moyenne équivalente.... On trouve les cas courants dans le fascicule 4/5 Réglementation Thermique 2005 14 Règles Th-U - Fascicule 4 : Parois opaques - Chapitre II : Méthodes de calcul c - Murs légers à ossature bois ou métallique UUBDIFQPODUVFMMF 0TTBUVSFNÊUBMMJRVFàMBOUF 3BJMNÊUBMMJRVFàMBOU 0TTBUVSFFOCPJT àMBOUF Figure 10 Information Description – Partie courante – Ponts thermiques intégrés – Couches d’isolants + lames d’air éventuelles + revêtements – Ossatures filantes : ψ – Pattes d’attache : χ – Vis de fixation : χ – Méthode de calcul 1 – Méthode de calcul 2(1) (étapes 2.1 à 2.4) 1 - Calcul direct de Up (modèle 3D + formule (16)) 2.1 - Calcul de Uc (formule (13)) 2.2 - Calcul de Ψi (modèle 2D ou valeurs par défaut) 2.3 - Calcul de χj (modèle 3D) 2.4 - Calcul de Up (formule (15)) – Recommandations − Les ponts thermiques intégrés situés de part et d’autre de l’isolant, sans pour autant en réduire l’épais- seur totale, peuvent être négligés − Ne pas omettre les éléments métalliques des modèles numériques que 2005 arois opaques - Chapitre II : Méthodes de calcul 15 es et toitures double peau V $PNQSFTTJPOEVEFVYJÍNFMJUEJTPMBOUDPNQSJNÊ *TPMBOUàMBOUEFWBOUCBSEBHF C Y 6D Y C
- 98. Exemple : Plancherà entrevous béton La résistance thermique de ces planchers est égale à celle du tableau précédent, majorée de 0,03 m².K/W. 3.3.2 Planchers à entrevous en béton 3.3.2.1 Planchers à entrevous en béton de granulats courants Les caractéristiques des entrevous en béton de granulats cou- rants visés ici sont les suivantes : − épaisseur des cloisons (sauf paroi supérieure) : 15 à 25 mm − masse volumique du béton : 1 800 à 2 200 kg/m3 − entrevous de forme trapézoïdale ou rectangulaire Coupe du plancher entre poutrelles Entraxe des poutrelles (E) en cm Hauteur des entrevous en cm 8 12 16 20 25 30 Planchers sans dalle de compression ou avec dalle de compression en béton de granulats lourds 50 E ≤ 60 0,11 0,13 0,15 0,17 0,20 0,22 60 E ≤ 70 0,12 0,14 0,16 0,18 0,21 0,23 50 E ≤ 60 – – – 0,22 0,26 0,30 60 E ≤ 70 – – – 0,23 0,27 0,31 Planchers avec dalle de compression en béton d’argile expansé ou de schiste expansé de masse volumique comprise entre 1400 et 1800 kg/m3 . Son épaisseur est égale à 5 cm 50 E ≤ 60 0,19 0,21 0,23 0,27 0,28 0,30 60 E ≤ 70 0,20 0,22 0,24 0,26 0,29 0,31 50 E ≤ 60 – – – 0,31 0,35 0,38 60 E ≤ 70 – – – 0,32 0,36 0,40 Résistance thermique (R) du plancher en m².K/W
- 99. Exemple : Plancherà entrevous béton
- 100. Exemple : Planchersur vide sanitaire éfaut 55 3.6 Planchers bas sur vide sanitaire (Ue ) Le calcul du coefficient de transmission surfacique équivalent Ue a été effectué selon le paragraphe 2.2.3. 3G X I [ 6X Variables Plancher bas 2,0 ≤ Rf ≤ 3,0 m2 .K/W 3,0 ≤ B’ ≤ 20 m Mur du vide sanitaire 0,3 Uw ≤ 3,9 W/(m2 .K) 0,2 ≤ h ≤ 1,2 m Paramètres par défaut Mur du vide sanitaire w ≤ 0,40 m z ≤ 0,50 m Ventilation du vide sanitaire ε = 0,002 m2 /m fw = 0,05 v = 4,00 m/s Sol λ = 2,00 W/(m.K) Réglementation Thermique 2005 56 Règles Th-U - Fascicule 4 : Parois opaques - Chapitre III : Valeurs par défaut Configuration 1 • Mur du vide sanitaire Uw : 0,3 ≤ Uw 0,7 W/(m2 .K) Valeurs de Ue en W/(m2 .K) 0,0 ≤ h 0,4 m 0,4 ≤ h 0,8 m 0,8 ≤ h ≤ 1,2 m m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf B’ 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 3 0,34 0,31 0,29 0,27 0,25 0,34 0,32 0,29 0,27 0,26 0,35 0,32 0,3 0,28 0,26 4 0,32 0,3 0,28 0,26 0,24 0,33 0,3 0,28 0,26 0,25 0,33 0,31 0,29 0,27 0,25 5 0,31 0,28 0,26 0,25 0,23 0,31 0,29 0,27 0,25 0,24 0,32 0,3 0,27 0,26 0,24 6 0,29 0,27 0,25 0,24 0,23 0,3 0,28 0,26 0,24 0,23 0,31 0,28 0,26 0,25 0,23 7 0,28 0,26 0,25 0,23 0,22 0,29 0,27 0,25 0,24 0,22 0,29 0,27 0,26 0,24 0,23 8 0,27 0,25 0,24 0,22 0,21 0,28 0,26 0,24 0,23 0,22 0,28 0,26 0,25 0,23 0,22 9 0,26 0,24 0,23 0,22 0,21 0,27 0,25 0,23 0,22 0,21 0,27 0,26 0,24 0,23 0,21 10 0,25 0,24 0,22 0,21 0,2 0,26 0,24 0,23 0,21 0,2 0,26 0,25 0,23 0,22 0,21 12 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19 0,24 0,23 0,21 0,2 0,19 0,25 0,23 0,22 0,21 0,2 14 0,22 0,21 0,2 0,19 0,18 0,23 0,21 0,2 0,19 0,18 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19 16 0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 0,21 0,2 0,19 0,18 0,18 0,22 0,21 0,2 0,19 0,18 18 0,2 0,19 0,18 0,17 0,17 0,2 0,19 0,19 0,18 0,17 0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 20 0,19 0,18 0,17 0,17 0,16 0,19 0,19 0,18 0,17 0,16 0,2 0,19 0,18 0,17 0,17 Les valeurs intermédiaires de Ue peuvent être obtenues par interpolation linéaire avec suffisamment de précision. 3G X I [ 6X Réglementation Thermique 2005 Règles Th-U - Fascicule 4 : Parois opaques - Chapitre III : Valeurs par défaut ire Uw : 0,3 ≤ Uw 0,7 W/(m2 .K) m2 .K) 0,0 ≤ h 0,4 m 0,4 ≤ h 0,8 m 0,8 ≤ h ≤ 1,2 m m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf 25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 31 0,29 0,27 0,25 0,34 0,32 0,29 0,27 0,26 0,35 0,32 0,3 0,28 0,26 ,3 0,28 0,26 0,24 0,33 0,3 0,28 0,26 0,25 0,33 0,31 0,29 0,27 0,25 28 0,26 0,25 0,23 0,31 0,29 0,27 0,25 0,24 0,32 0,3 0,27 0,26 0,24 27 0,25 0,24 0,23 0,3 0,28 0,26 0,24 0,23 0,31 0,28 0,26 0,25 0,23 26 0,25 0,23 0,22 0,29 0,27 0,25 0,24 0,22 0,29 0,27 0,26 0,24 0,23 25 0,24 0,22 0,21 0,28 0,26 0,24 0,23 0,22 0,28 0,26 0,25 0,23 0,22 24 0,23 0,22 0,21 0,27 0,25 0,23 0,22 0,21 0,27 0,26 0,24 0,23 0,21 3G X I [ 6X aire Uw : 0,3 ≤ Uw 0,7 W/(m2 .K) m2 .K) 0,0 ≤ h 0,4 m 0,4 ≤ h 0,8 m 0,8 ≤ h ≤ 1,2 m m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf ,25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 ,31 0,29 0,27 0,25 0,34 0,32 0,29 0,27 0,26 0,35 0,32 0,3 0,28 0,26 0,3 0,28 0,26 0,24 0,33 0,3 0,28 0,26 0,25 0,33 0,31 0,29 0,27 0,25 ,28 0,26 0,25 0,23 0,31 0,29 0,27 0,25 0,24 0,32 0,3 0,27 0,26 0,24 ,27 0,25 0,24 0,23 0,3 0,28 0,26 0,24 0,23 0,31 0,28 0,26 0,25 0,23 ,26 0,25 0,23 0,22 0,29 0,27 0,25 0,24 0,22 0,29 0,27 0,26 0,24 0,23 ,25 0,24 0,22 0,21 0,28 0,26 0,24 0,23 0,22 0,28 0,26 0,25 0,23 0,22 ,24 0,23 0,22 0,21 0,27 0,25 0,23 0,22 0,21 0,27 0,26 0,24 0,23 0,21 ,24 0,22 0,21 0,2 0,26 0,24 0,23 0,21 0,2 0,26 0,25 0,23 0,22 0,21 ,22 0,21 0,2 0,19 0,24 0,23 0,21 0,2 0,19 0,25 0,23 0,22 0,21 0,2 ,21 0,2 0,19 0,18 0,23 0,21 0,2 0,19 0,18 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19 0,2 0,19 0,18 0,17 0,21 0,2 0,19 0,18 0,18 0,22 0,21 0,2 0,19 0,18 ,19 0,18 0,17 0,17 0,2 0,19 0,19 0,18 0,17 0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 ,18 0,17 0,17 0,16 0,19 0,19 0,18 0,17 0,16 0,2 0,19 0,18 0,17 0,17 de Ue peuvent être obtenues par interpolation linéaire avec suffisamment de précision. aire Uw : 0,7 ≤ Uw 1,5 W/(m2 .K) m2 .K) 0,0 ≤ h 0,4 m 0,4 ≤ h 0,8 m 0,8 ≤ h ≤ 1,2 m m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf ,25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 ,32 0,29 0,27 0,26 0,36 0,33 0,3 0,28 0,26 0,37 0,34 0,31 0,29 0,27 3G X I [ 6X 3G X I [ 6X Réglementation Thermique 2005 56 Règles Th-U - Fascicule 4 : Parois opaques - Chapitre III : Valeurs par défaut Configuration 1 • Mur du vide sanitaire Uw : 0,3 ≤ Uw 0,7 W/(m2 .K) Valeurs de Ue en W/(m2 .K) 0,0 ≤ h 0,4 m 0,4 ≤ h 0,8 m 0,8 ≤ h ≤ 1,2 m m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf B’ 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 3 0,34 0,31 0,29 0,27 0,25 0,34 0,32 0,29 0,27 0,26 0,35 0,32 0,3 0,28 0,26 4 0,32 0,3 0,28 0,26 0,24 0,33 0,3 0,28 0,26 0,25 0,33 0,31 0,29 0,27 0,25 5 0,31 0,28 0,26 0,25 0,23 0,31 0,29 0,27 0,25 0,24 0,32 0,3 0,27 0,26 0,24 6 0,29 0,27 0,25 0,24 0,23 0,3 0,28 0,26 0,24 0,23 0,31 0,28 0,26 0,25 0,23 7 0,28 0,26 0,25 0,23 0,22 0,29 0,27 0,25 0,24 0,22 0,29 0,27 0,26 0,24 0,23 8 0,27 0,25 0,24 0,22 0,21 0,28 0,26 0,24 0,23 0,22 0,28 0,26 0,25 0,23 0,22 9 0,26 0,24 0,23 0,22 0,21 0,27 0,25 0,23 0,22 0,21 0,27 0,26 0,24 0,23 0,21 10 0,25 0,24 0,22 0,21 0,2 0,26 0,24 0,23 0,21 0,2 0,26 0,25 0,23 0,22 0,21 12 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19 0,24 0,23 0,21 0,2 0,19 0,25 0,23 0,22 0,21 0,2 14 0,22 0,21 0,2 0,19 0,18 0,23 0,21 0,2 0,19 0,18 0,23 0,22 0,21 0,2 0,19 16 0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 0,21 0,2 0,19 0,18 0,18 0,22 0,21 0,2 0,19 0,18 18 0,2 0,19 0,18 0,17 0,17 0,2 0,19 0,19 0,18 0,17 0,21 0,2 0,19 0,18 0,17 20 0,19 0,18 0,17 0,17 0,16 0,19 0,19 0,18 0,17 0,16 0,2 0,19 0,18 0,17 0,17 Les valeurs intermédiaires de Ue peuvent être obtenues par interpolation linéaire avec suffisamment de précision. Configuration 2 • Mur du vide sanitaire Uw : 0,7 ≤ Uw 1,5 W/(m2 .K) Valeurs de Ue en W/(m2 .K) 0,0 ≤ h 0,4 m 0,4 ≤ h 0,8 m 0,8 ≤ h ≤ 1,2 m m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf m2 .K/W Rf B’ 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 2,00 2,25 2,50 2,75 3,0 3 0,35 0,32 0,29 0,27 0,26 0,36 0,33 0,3 0,28 0,26 0,37 0,34 0,31 0,29 0,27 4 0,33 0,3 0,28 0,26 0,25 0,34 0,31 0,29 0,27 0,25 0,35 0,32 0,3 0,28 0,26 5 0,31 0,29 0,27 0,25 0,24 0,32 0,3 0,28 0,26 0,25 0,34 0,31 0,29 0,27 0,25 6 0,3 0,28 0,26 0,24 0,23 0,31 0,29 0,27 0,25 0,24 0,32 0,3 0,28 0,26 0,24 7 0,29 0,27 0,25 0,24 0,22 0,3 0,28 0,26 0,24 0,23 0,31 0,29 0,27 0,25 0,24 8 0,28 0,26 0,24 0,23 0,22 0,29 0,27 0,25 0,24 0,22 0,3 0,28 0,26 0,25 0,23 9 0,27 0,25 0,24 0,22 0,21 0,28 0,26 0,24 0,23 0,22 0,29 0,27 0,25 0,24 0,23 10 0,26 0,24 0,23 0,22 0,2 0,27 0,25 0,24 0,22 0,21 0,28 0,26 0,25 0,23 0,22 3G X I [ 6X 3G X I [ 6X etc...
- 101. Exemple : Planchersur terre-plein etc... 2.2.2.2 Planchers a - Planchers sur terre-plein Le coefficient de transmission surfacique « équivalent » Ue d’un plancher bas sur terre-plein s’exprime en W/(m².K) et se calcule d’après les formules suivantes : • Plancher à isolation continue (figure 17) Ue = Uc (21) Figure 17 • Plancher à isolation périphérique (figure 18) (22) h # 6 6 D F Y $ 3G X 3O % % EO Figure 18 où Uc est le coefficient surfacique « équivalent » du plancher sans l’effet de l’isolation périphérique : ∆ψ est un terme correctif qui tient compte de la présence d’une isolation périphérique : Horizontale ¢ P L ¢ Y $ h E E % MO E % MO U U T (25) Verticale ¢ P L ¢ Y $ h E E % MO E % MO U U T (26) d’ étant l’épaisseur supplémentaire « équivalente » résultant de la couche d’isolant périphérique, elle s’exprime en mètre et se cal- cule d’après la formule suivante : d’ = λs Rn - dn (27) b - Planchers bas de sous-sol chauffé X 3G [ 4PVTTPM DIBVGGÊ Figure 19 Le coefficient de transmission surfacique « équivalent » Ue d’un plancher bas en sous-sol chauffé s’exprime en W/(m².K) et se cal- cule d’après les formules suivantes : Si [ EU # P P L [ E h # MO [ E h # 6 U U T F (28) Si [ EU ö# [ E h # 6 U T F L (29) X 3G d’après les formules suivantes : • Plancher à isolation continue (figure 17) Ue = Uc (21) Figure 17 • Plancher à isolation périphérique (figure 18) (22) h # 6 6 D F Y $ 3G X 3O % % EO Figure 18 où Uc est le coefficient surfacique « équivalent » du plancher sans l’effet de l’isolation périphérique : Si dt B’ P P L E h # MO E h # 6 U U T D (23) Si dt ≥ B’ U T D E h # 6 L (24) Verticale ¢ P L ¢ Y $ h E E % MO E % MO U U T (26) d’ étant l’épaisseur supplémentaire « équivalente » résultant de la couche d’isolant périphérique, elle s’exprime en mètre et se cal- cule d’après la formule suivante : d’ = λs Rn - dn (27) b - Planchers bas de sous-sol chauffé X 3G [ 4PVTTPM DIBVGGÊ Figure 19 Le coefficient de transmission surfacique « équivalent » Ue d’un plancher bas en sous-sol chauffé s’exprime en W/(m².K) et se cal- cule d’après les formules suivantes : Si [ EU # P P L [ E h # MO [ E h # 6 U U T F (28) Si [ EU ö# [ E h # 6 U T F L (29) X 3G alcul 21 ∆ψ est un terme correctif qui tient compte de la présence d’une isolation périphérique : Horizontale ¢ P L ¢ Y $ h E E % MO E % MO U U T (25) Verticale ¢ P L ¢ Y $ h E E % MO E % MO U U T (26) d’ étant l’épaisseur supplémentaire « équivalente » résultant de la couche d’isolant périphérique, elle s’exprime en mètre et se cal- cule d’après la formule suivante : d’ = λs Rn - dn (27) b - Planchers bas de sous-sol chauffé X 3G [ 4PVTTPM DIBVGGÊ Figure 19 Avec isolation continue Avec isolation périphérique
- 102. Exemple : Rampants Mêmeméthode mais nécessite un peu de vocabulaire
- 103. Exemple : Rampants Ilest obligatoire de laisser une circulation d’air sous la couverture étanche (parce que justement elle ne l’est pas toujours) On a donc une lame l’air ventilée qui revient à considérer que la face supérieure de l’isolant est en contact avec l’extérieur. La présence d’un pare-vapeur est également obligatoire en face intérieure de l’isolant pour éviter la condensation dans la masse et donc la détérioration de l’isolant.
- 104. Parois vitrées Paroi vitrée= vitrage + menuiserie + éventuellement des volets + éventuellement un coffre (volet roulant) vitrage = une ou plusieurs vitres avec zéro ou plusieurs cavités non ventilées ➥ Il faut tout prendre en compte...
- 105. Parois vitrées Paroi vitrée= vitrage + menuiserie + éventuellement des volets + éventuellement un coffre (volet roulant) vitrage = une ou plusieurs vitres avec zéro ou plusieurs cavités non ventilées ➥ Il faut tout prendre en compte...
- 106. Parois vitrées OB-V.2006 paroi, celle-cidoit être décomposée en trois parties distinctes : 1. la partie courante de l’élément de remplissage. Elle se caractérise par un coefficient de transmission surfa- cique qui exclut l’effet de bord, et qui est valable sur toute la surface visible de l’élément de remplissage. 2. la jonction entre la menuiserie et l’élément de remplissage. Elle se caractérise par un coefficient linéique dû à l’effet ther- mique combiné du bord de l’élément de remplissage et de la menuiserie. Ce coefficient s’applique au périmètre de la partie visible de l’élément de remplissage. 3. la menuiserie. Elle se caractérise par un coefficient de transmission surfaci- que moyen valable sur toute la surface de la menuiserie. Pour calculer le coefficient moyen de la paroi nue, on procède tout d’abord au calcul des trois coefficients correspondants aux trois zones, puis on détermine le coefficient moyen de la paroi par la pondération respective de chaque coefficient par l’aire ou le linéaire correspondant. Quant au coefficient moyen Ujour-nuit , il sera calculé après détermination de la résistance complémentaire totale ∆R apportée à la paroi vitrée par la résistance thermique propre de la fermeture et celle de la lame 2.2.1 Fenêtres, portes, et portes-fenêtres a - Simple paroi Le coefficient de transmission surfacique moyen de la fenêtre, porte ou porte-fenêtre, peut être déterminé soit par calcul conformément à la norme NF EN ISO 10077 parties 1 et 2, soit par mesure à la boîte chaude gardée selon la norme NF EN ISO 12567-1. En absence de valeurs mesurées ou calculées selon ces normes, des valeurs par défaut sont données aux paragraphes 3.3 et 3.5. Les dimensions à prendre en compte pour le calcul du coefficient surfacique moyen Uw , sont les dimensions hors tout de la fenêtre, de la porte ou de la porte-fenêtre, prises indépendamment de la mise en œuvre. Tout débordement dû aux recouvrements éven- tuels est à exclure (voir figure 1). Ag Ag Af Af Af lg lg Figure 1 indd Sec1:3 indd Sec1:3 11/01/2007 09:30:23 11/01/2007 09:30:23 Uw = Vitrage z }| { Ag · Ug + Cadre z }| { Af · Uf + Linéaire z }| { g · `g Ag + Af Fenêtre sans volet :
- 107. Parois vitrées :Volets églementation Thermique 2005 gles Th-U - Fascicule 3 : Parois vitrées - Chapitre II : Méthodes de calcul 5 e ce point de vue les cinq classes de fermetures extérieures sont finies comme suit : Classe 1 : Les fermetures de très forte perméabilité : etot ≥ 35 mm. De plus ces fermetures peuvent com- porter en partie courante des ajours complémen- taires. Classe 2 : Les fermetures de forte perméabilité : 15 mm ≤ etot 35 mm. Classe 3 : Les fermetures de perméabilité moyenne : 8 ≤ etot 15 mm. Classe 4 : Les fermetures de faible perméabilité : etot ≤ 8 mm. Classe 5 : Les fermetures de très faible perméabilité : etot ≤ 3 mm et e1 + e3 = 0 ou e2 + e3 = 0. Ces fermetures ne permettent pas d’assurer l’entrée de l’air de ventilation des logements par des orifices disposés dans la menuiserie. Les fermetures de classe 2 et plus ne doivent pas comporter d’ajours en partie courante, sinon elles doivent être considérées en classe 1. Nota Les valeurs de Rf peuvent être déterminées par mesure ou par calcul selon le paragraphe 2.3.4. A défaut de valeurs certifiées de la résistance additionnelle ∆R, les valeurs peuvent être obtenues soit par calcul selon le paragraphe 2.2.2.1, soit d’après le tableau II : Fermetures ∆R m².K/W • Jalousie accordéon, fermeture à lames orientables y compris les vénitiens extérieurs tout métal, volets bat- tants ou persiennes avec ajours fixes 0,08 • Fermeture sans ajours en position déployée, volets rou- lants Alu 0,14 • Volet roulant PVC (e ≤ 12 mm) • Persienne coulissante ou volet battant PVC, volet bat- tant bois, (e ≤ 22 mm) 0,19 0,19 • Persienne coulissante PVC et volet battant bois, (e 22 mm) • Volet roulant PVC (e 12 mm) 0,25 0,25 e étant l’épaisseur du tablier Figure 2 Fermeture e1 e2 e3 e1 e2 extérieure intérieure extérieure intérieure e3 Nota : e3 n'est pris en compte qu'une fois Bas Haut 6 st donnée au § 2.3.1. st le coefficient linéique dû à l’effet thermique combiné de espaceur du panneau et du profilé, en W/(m.K). La mé- ode de calcul de ψp est donnée au § 2.3.3. st la plus grande somme des périmètres visibles du pan- eau, vus des deux côtés de la paroi en m. 2.2.2.1 Fermetures extérieures Les fermetures extérieures sont réparties du po perméabilité à l’air en cinq classes. Le critère d’évaluation de la perméabilité peut ê somme des largeurs des interstices de montag par rapport au gros œuvre. Cette largeur totale etot en mm et est donnée par l’expression : etot = e1 + e2 + e3 e1 , e2 et e3 sont les largeurs moyennes des inte et latéral. Ces valeurs sont définies sur la figure Sec1:4 Sec1:4 Classe de perméabilité : De ce point de vue les cinq classes de fermetures extérieures sont définies comme suit : • Classe 1 : Les fermetures de très forte perméabilité : etot ≥ 35 mm. De plus ces fermetures peuvent com- porter en partie courante des ajours complémen- taires. • Classe 2 : Les fermetures de forte perméabilité : 15 mm ≤ etot 35 mm. • Classe 3 : Les fermetures de perméabilité moyenne : 8 ≤ etot 15 mm. • Classe 4 : Les fermetures de faible perméabilité : etot ≤ 8 mm. • Classe 5 : Les fermetures de très faible perméabilité : etot ≤ 3 mm et e1 + e3 = 0 ou e2 + e3 = 0. Ces fermetures ne permettent pas d’assurer l’entrée de l’air de ventilation des logements par des orifices disposés dans la menuiserie. Les fermetures de classe 2 et plus ne doivent pas comporter d’ajours en partie courante, sinon elles doivent être considérées en classe 1. Nota Le coefficient Uwf des fenêtres équipées d’une fermeture extérieure est donné par formule : 1 Les valeurs de Rf peuvent être déterminée calcul selon le paragraphe 2.3.4. A défaut de valeurs certifiées de la résistance valeurs peuvent être obtenues soit par calcu 2.2.2.1, soit d’après le tableau II : Fermetures • Jalousie accordéon, fermeture à lames ori compris les vénitiens extérieurs tout métal, tants ou persiennes avec ajours fixes • Fermeture sans ajours en position déployée, lants Alu • Volet roulant PVC (e ≤ 12 mm) • Persienne coulissante ou volet battant PVC, tant bois, (e ≤ 22 mm) • Persienne coulissante PVC et volet bat (e 22 mm) • Volet roulant PVC (e 12 mm) e étant l’épaisseur du tablier Tableau II : Résistances thermiques addition 2.2.2.2 Stores extérieurs, intérieurs vitres Figure 2 Fermeture e1 e2 e3 e1 e2 extérieure intérieure extérieure intérieure Nota : e3 n'est pris en com Le coefficient Uwf des fenêtres équipées d est donné par formule : (( ) R 1 Uwf ∆ + = w U / 1 où Uw est le coefficient U de la paroi vitrée § 2.2.1. ∆R est la résistance thermique addition tée par l’ensemble fermeture - lame Les valeurs de ∆R sont données ci-après fermetures retenues. • Classe 1 - Fermetures de très forte pe ∆R = 0,08 • Classe 2 - Fermetures de forte permé ∆R = 0,25 Rf + 0,09 • Classe 3 - Fermetures de perméabilité ∆R = 0,55 Rf + 0,11 • Classe 4 - Fermetures de faible perm ∆R = 0,80 Rf + 0,14 • Classe 5 - Fermetures de très faible p ∆R = 0,95 Rf + 0,17 Rf étant la résistance thermique de la ferm Ces formules ne sont valables que pour R Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 Le coefficient Uwf des fenêtres équipées d’ est donné par formule : (( ) R 1 Uwf ∆ + = w U / 1 où Uw est le coefficient U de la paroi vitrée § 2.2.1. ∆R est la résistance thermique addition tée par l’ensemble fermeture - lame Les valeurs de ∆R sont données ci-après fermetures retenues. • Classe 1 - Fermetures de très forte pe ∆R = 0,08 • Classe 2 - Fermetures de forte permé ∆R = 0,25 Rf + 0,09 • Classe 3 - Fermetures de perméabilité ∆R = 0,55 Rf + 0,11 • Classe 4 - Fermetures de faible permé ∆R = 0,80 Rf + 0,14 • Classe 5 - Fermetures de très faible p ∆R = 0,95 Rf + 0,17 Rf étant la résistance thermique de la ferm Ces formules ne sont valables que pour R Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 Le coefficient Uwf des fenêtres équipées d’ est donné par formule : (( ) R 1 Uwf ∆ + = w U / 1 où Uw est le coefficient U de la paroi vitrée § 2.2.1. ∆R est la résistance thermique additionn tée par l’ensemble fermeture - lame Les valeurs de ∆R sont données ci-après fermetures retenues. • Classe 1 - Fermetures de très forte pe ∆R = 0,08 • Classe 2 - Fermetures de forte permé ∆R = 0,25 Rf + 0,09 • Classe 3 - Fermetures de perméabilité ∆R = 0,55 Rf + 0,11 • Classe 4 - Fermetures de faible permé ∆R = 0,80 Rf + 0,14 • Classe 5 - Fermetures de très faible pe ∆R = 0,95 Rf + 0,17 Rf étant la résistance thermique de la ferm Ces formules ne sont valables que pour R Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 Le coefficient Uwf des fenêtres équipées d’u est donné par formule : (( ) R 1 Uwf ∆ + = w U / 1 où Uw est le coefficient U de la paroi vitrée, § 2.2.1. ∆R est la résistance thermique additionn tée par l’ensemble fermeture - lame Les valeurs de ∆R sont données ci-après p fermetures retenues. • Classe 1 - Fermetures de très forte per ∆R = 0,08 • Classe 2 - Fermetures de forte perméa ∆R = 0,25 Rf + 0,09 • Classe 3 - Fermetures de perméabilité ∆R = 0,55 Rf + 0,11 • Classe 4 - Fermetures de faible perméa ∆R = 0,80 Rf + 0,14 • Classe 5 - Fermetures de très faible pe ∆R = 0,95 Rf + 0,17 Rf étant la résistance thermique de la ferm Ces formules ne sont valables que pour Rf Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 Le coefficient Uwf des fenêtres équipées d’u est donné par formule : (( ) R 1 Uwf ∆ + = w U / 1 où Uw est le coefficient U de la paroi vitrée, § 2.2.1. ∆R est la résistance thermique additionn tée par l’ensemble fermeture - lame Les valeurs de ∆R sont données ci-après p fermetures retenues. • Classe 1 - Fermetures de très forte per ∆R = 0,08 • Classe 2 - Fermetures de forte perméa ∆R = 0,25 Rf + 0,09 • Classe 3 - Fermetures de perméabilité ∆R = 0,55 Rf + 0,11 • Classe 4 - Fermetures de faible permé ∆R = 0,80 Rf + 0,14 • Classe 5 - Fermetures de très faible pe ∆R = 0,95 Rf + 0,17 Rf étant la résistance thermique de la ferm Ces formules ne sont valables que pour Rf Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 § 2.2.1. ∆R est la résistance thermique additionnelle, en m2 .K/W, appor- tée par l’ensemble fermeture - lame d’air ventilée. Les valeurs de ∆R sont données ci-après pour les cinq classes de fermetures retenues. • Classe 1 - Fermetures de très forte perméabilité : ∆R = 0,08 (m2 .K/W) (7) • Classe 2 - Fermetures de forte perméabilité : ∆R = 0,25 Rf + 0,09 (m2 .K/W) (8) • Classe 3 - Fermetures de perméabilité moyenne : ∆R = 0,55 Rf + 0,11 (m2 .K/W) (9) • Classe 4 - Fermetures de faible perméabilité : ∆R = 0,80 Rf + 0,14 (m2 .K/W) (10) • Classe 5 - Fermetures de très faible perméabilité : ∆R = 0,95 Rf + 0,17 (m2 .K/W) (11) Rf étant la résistance thermique de la fermeture, en m².K/W. Ces formules ne sont valables que pour Rf ≤ 0,3 m².K/W. ment ma 2.2.3 Dans les associée degrés-h Cette co mées su Les degr degrés-h fermetur Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 OB-V.2006 Uw est le coefficient U de la paroi vitrée, en W/(m2 .K), donné au § 2.2.1. ∆R est la résistance thermique additionnelle, en m2 .K/W, appor- tée par l’ensemble fermeture - lame d’air ventilée. Les valeurs de ∆R sont données ci-après pour les cinq classes de fermetures retenues. • Classe 1 - Fermetures de très forte perméabilité : ∆R = 0,08 (m2 .K/W) (7) • Classe 2 - Fermetures de forte perméabilité : ∆R = 0,25 Rf + 0,09 (m2 .K/W) (8) • Classe 3 - Fermetures de perméabilité moyenne : ∆R = 0,55 Rf + 0,11 (m2 .K/W) (9) • Classe 4 - Fermetures de faible perméabilité : ∆R = 0,80 Rf + 0,14 (m2 .K/W) (10) • Classe 5 - Fermetures de très faible perméabilité : ∆R = 0,95 Rf + 0,17 (m2 .K/W) (11) Rf étant la résistance thermique de la fermeture, en m².K/W. Ces formules ne sont valables que pour Rf ≤ 0,3 m².K/W. Cependant, et à l’exception des cas particuliers mentionnés dans les Avis Techniques, la durée relative à cette position est générale- ment mal connue et ne permet pas un calcul de Ujn . 2.2.3 Coefficient moyen Ujour-nuit Dans les pièces du volume habitable, on admet que les fermetures associées aux parois vitrées sont considérées, à parts égales de degrés-heures, ouvertes ou fermées. Cette convention résulte du constat que les fermetures sont fer- mées sur 20 % des parois vitrées durant le jour et 75 % la nuit. Les degrés-heures de jour représentant environ 45 % du total des degrés-heures et celles de nuit 55 %, la part des déperditions avec fermetures fermées a pour valeur : 0,20 × 0,45 + 0,75 × 0,55 ≈ 0,50 Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 Th-U Fasc 3.indd Sec1:5 11/01/2007 09:30 11/01/2007 09:30 Uwf = 1 1/Uw + R Fenêtre avec volet fermé :
- 108. Parois vitrées :Volets Ujn = moyenne jour (volets ouverts) / nuit (volets fermés) Ujn ⇡ Uw + Uwf 2 Jours : volets fermés sur 20% des parois vitrées Nuits : volets fermés sur 75% des parois vitrées or Jours : environ 45% des DJU Nuits : environ 55% des DJU ☞ 0.2×0.45 +0.75×0.55 ≈ 0.50 soit
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- 110. Ponts thermiques Quelques définitions: Isolation par l’intérieur: Isolation par une couche isolante appliquée du côté intérieur sur une paroi verticale de l’enveloppe. Isolation par l’extérieur : Isolation par une couche isolante appliquée du côté extérieur sur une paroi verticale de l’enveloppe. Isolation répartie : Isolation assurée exclusivement par l’épaisseur de la partie porteuse de la paroi (ex. : blocs à perforations verticales en terre cuite, blocs en béton cellulaire)
- 111. Ponts thermiques Quelques définitions: Liaisons périphériques : Liaisons situées au pourtour d’un plancher donné. Liaisons intermédiaires : Liaisons situées à l’intérieur du pourtour d’un plancher donné. Réglementation Thermique 2005 4 Règles Th-U - Fascicule 1 : Coefficient Ubât - Chapitre I : Introduction aux règles Th-Ul α 60° Plancher bas Plancher bas Plancher haut Plancher haut Plancher haut Plancher haut Plancher haut Plancher intermédiaire Plancher intermédiaire Plancher intermédiaire intermédiaire périphérique
- 112. Ponts thermiques Réglementation Thermique2005 Règles Th-U - Fascicule 5 : Ponts thermiques - Chapitre I : Introduction is- (à ue tie tie ). fa- K) K) W W K) W W c – Indices i Intérieur e Extérieur ou LNC p Plancher m Mur r Refend c chaînage po Poutre f Feuillure d - Légendes Maçonnerie courante Béton Maçonnerie isolante de type b Maçonnerie isolante de type a Isolation répartie en béton cellulaire Isolation répartie en terre cuite Isolant Sol Entrevous béton ou terre cuite Isolation répartie Quelques définitions : Maçonnerie courante : Maçonnerie couramment utilisée (à base de béton ou de terre cuite) de conductivité thermique équivalente λ ≥ 0,7 W/ (m.K). Maçonnerie isolante type a : Maçonnerie à isolation répartie de conductivité thermique équivalente λ ≤ 0,2 W/(m.K). Maçonnerie isolante type b : Maçonnerie à isolation répartie de conductivité thermique équivalente 0,2 λ 0,4 W/(m.K). Plancher en béton plein : Dalle de béton ou plancher préfabriquée en béton plein avec prédalle.
- 113. Ponts thermiques Plancher enbéton plein : Dalle de béton ou plancher préfabriquée en béton plein avec prédalle.
- 114. Ponts thermiques (Encore) Quelquesdéfinitions : (Mur de) Refend : Mur porteur situé à l’intérieur de la structure (i.e. pas un mur en contact avec l’extérieur !) Feuillure : Entaille dans laquelle vient s’insérer une porte ou une fenêtre Chainage : Élément de construction en béton armé, qui solidarise les parois et les planchers d'un bâtiment Poutre : Elément porteur horizontal et linéaire faisant partie de l'ossature d'un plancher de bâtiment Linteau : Elément servant à soutenir la maçonnerie ou les matériaux du mur au-dessus d'une baie, d'une porte, ou d'une fenêtre.
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- 118. Valeurs tabulées Ouvertures Toutest dans le fascicule Th-U 3/5 !! Réglementation Thermique 2005 Règles Th-U - Fascicule 3 : Parois vitrées - Chapitre III : Valeurs par défaut e mplé- ,25 1,1 1,1 1,2 1,3 1,4 1,4 1,5 1,6 1,7 1,7 1,8 1,9 2 2 2,1 2,2 2,2 2,3 es par ée par graphe 3.5 Coefficient Uw des portes courantes Ne sont concernés ici que les portes courantes; Pour les por- tes comportant une isolation spécifique et d’une manière géné- rale, pour toutes les portes particulières, on peut se reporter aux Avis Techniques les concernant ou effectuer le calcul selon le NF EN ISO 10077 parties 1 et 2 ou la norme NF EN ISO 6946. Nature de la menuiserie Type de portes Coefficient U W/(m2 .K) Portes simples en bois Portes opaques : - pleines - pleines avec montants de 45 mm 3,5 3,3 Portes équipées de vitrage simple : - proportion de vitrage 30 % - proportion de vitrage comprise en- tre 30 et 60 % 4,0 4,5 Portes équipées de vitrages doubles à lame d’air de 6 mm quelle que soit la proportion du vitrage 3,3 Portes simples en métal Portes opaques 5,8 Portes équipées de vitrages simples quelle que soit la proportion du vi- trage 5,8 Portes équipées de vitrage double : - proportion de vitrage 30 % - proportion de vitrage comprise en- tre 30 et 60 % 5,5 4,8 Portes en verre sans menuiserie Portes en vitrage simple 5,8 Éléments souples battants 5,8 Tableau XXVIII 26 Règles Th-U - Fasci 3.4 Coefficient de transmission thermique moyen Ujour-nuit Uw Paroi nue W/(m2 .K) Ujn pour une résistance thermique complé- mentaire ∆R de : m2 .K/W 0,08 0,14 0,19 0,25 1,2 1,1 1,1 1,1 1,1 1,3 1,2 1,2 1,2 1,1 1,4 1,3 1,3 1,3 1,2 1,5 1,4 1,4 1,3 1,3 1,6 1,5 1,5 1,4 1,4 1,7 1,6 1,5 1,5 1,4 1,8 1,7 1,6 1,6 1,5 1,9 1,8 1,7 1,6 1,6 2,0 1,9 1,8 1,7 1,7 2,1 1,9 1,9 1,8 1,7 2,2 2 1,9 1,9 1,8 2,3 2,1 2 2 1,9 2,4 2,2 2,1 2 2 2,5 2,3 2,2 2,1 2 3.5 Coefficie Ne sont con tes comport rale, pour to Avis Techniq NF EN ISO 1 Nature de l menuiserie Portes simples en bois Portes simples en métal Réglementation Thermique 2005 Règles Th-U - Fascicule 3 : Parois vitrées - Chapitre III : Valeurs par défaut 25 3.3.3 Menuiserie en BOIS Type de la paroi vitrée Ug du vitrage W/(m2 .K) Uw de la paroi vitrée nue en fonction de la conductivité thermique utile du bois W/(m2 .K) λ=0,13W/(m.K) λ=0,18W/(m.K) Fenêtres battantes 1,2 1,8 1,9 1,3 1,8 2,0 1,4 1,9 2,1 1,5 2,0 2,1 1,6 2,0 2,2 1,7 2,1 2,2 1,8 2,2 2,3 1,9 2,2 2,4 2,0 2,3 2,4 2,1 2,3 2,4 2,2 2,4 2,5 2,3 2,4 2,5 2,4 2,5 2,6 2,5 2,6 2,7 Type de la paroi vitrée Ug du vitrage W/(m2 .K) Uw de la paroi vitrée nue en fonction de la conductivité thermique utile du bois W/(m2 .K) λ=0,13W/(m.K) λ=0,18W/(m.K) Portes-fenêtres battantes avec soubassement 1,2 1,8 2,0 1,3 1,9 2,1 1,4 2,0 2,1 1,5 2,0 2,2 1,6 2,1 2,2 1,7 2,1 2,3 1,8 2,2 2,4 1,9 2,3 2,4 2 2,3 2,4 2,1 2,3 2,4 2,2 2,3 2,5 2,3 2,4 2,6 2,4 2,5 2,6 2,5 2,5 2,7
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- 120. Evolution des RTs nement: poursuivre la dynamique impulsée sommation » pour faire un saut énergétique en 2012 Évolution des exigences réglementaires de consommation énergétique des bâtiments neufs : une rupture opérée par le Grenelle Environnement celui du bâti- r d’énergie en ale) et génère e serre (GES). présente 900 € randes dispa- asse consom- e maison mal ouvoir d’achat les plus mo- endent à aug- nergies. les dépenses ment prévoit la réduction des âtiments (arti- 3 août 2009). mentation ther- ergétique des RT2000 RT2005 RT2012 RT2020 190 150 50 0 Évolution prévisible sans l’adoption du Grenelle Environnement Dynamique de réduction impulsée par le Grenelle Environnement Consommations en kWhEP /(m2 .an)
- 121. Principes Généraux ■ RT2012■ Synthèse des orientations Les exigences de la RT 2012 Des exigences de performance • Besoin bioclimatique conventionnel Bbio d Bbiomax • Consommation conventionnelle d’énergie Cep d Cepmax • Confort d’été Tic d Ticref Des exigences de moyens • Perméabilité à l’air • Traitement des ponts thermiques • Comptage de l’energie
- 122. Bbio ≤ Bbiomax L’indicateurBbio ou Besoin bioclimatique exprime la capacité d’une construction à utiliser le moins d’énergie possible pour assurer voire augmenter le confort de vie de ses occupants (le bioclimatique est de retour !). Le Bbio prend en compte les consommations de Chauffage, Climatisation et Eclairage. On doit avoir Bbio≤Bbiomax Bbiomax=Bbiomaxmoyen*(Mbgéo+Mbalt+Mbsurf) Le Bbiomaxmoyen qui dépend du type d’occupation (2 seulement: bureaux et le reste) et par catégorie (CE1 pas de climatisation nécessaire, CE2 les autres)
- 123. Bbio ≤ Bbiomax Bbiomax=Bbiomaxmoyen*(Mbgéo+Mbalt+Mbsurf) LeBbiomaxmoyen est modulé par trois coefficients qui tiennent compte: • De la zone géographique (8 zones) : Mbgéo • De l’altitude : Mbalt • De la surface (SHONRT) : Mbsurf SHONRT= Surface plancher - Surface non chauffé
- 124. Cep ≤ Cepmax L’indicateurCep (pour consommation en énergie primaire) s’exprime en kWhEP/m2 SHONRT/an Tient compte de 5 postes: 1. Chauffage 2. Refroidissement 3. Eau chaude sanitaire 4. Eclairage 5. Auxiliaires de ventilation Le calcul se fait sur des scénarios conventionnels (donc non réelles) au pas horaire sur une année entière.
- 125. Cep ≤ Cepmax Ondoit vérifier : Cep≤Cepmax avec Cepmax = 50 x Mctype x (Mcgéo+Mcalt+Mcsurf+McGES) • Mctype : dépend du la nature du logement et de sa catégorie CE1/2 • Mcsurf : est une modulation en fonction de la surface des parties logement (donc 0 en non résidentiel) • McGES : permet de tenir compte des chauffage bois ou réseau urbain. • Mcalt : modulation en fonction de l’altitude. • Mcgéo : modulation en fonction de la zone
- 126. Tic ≤ Ticref Lerespect de la Tic (température intérieure conventionnelle) permet d’assurer l’exigence de confort d’été. La Tic est la température maximale atteinte au cours des 5 jours les plus chaud de l’année. On doit avoir Tic≤Ticref NB : En cours de refonte avec l’introduction de la DIES (Durée d'Inconfort d'Eté Statistique)
- 127. Exigences de moyens Outreles exigences de performances précédents, la RT2012 introduit des exigences de moyens : ■ RT2012 ■ Synthèse des orientations Les exigences de moyens en bref Exigences Générales • Traitement des ponts thermiques • Régulation d'éclairage artificiel dans les parties communes et les parkings • Comptage d'énergie par usage avec affichage différencié Exigences pour les bâtiments tertiaires • Conditions d'installation chauffage, refroidissement et auxiliaires Exigences pour les bâtiments d'habitation • Taux minimal de baies représentant 1/6 de la surface habitable du logement • Recours aux énergies renouvelables obligatoire en maison individuelle ou accolée • Respect d’un seuil maximal de perméabilité à l’air
- 128.
- 129. Pourquoi ? L’air humideest un mélange d’air et de vapeur d’eau, mais la quantité maximale d’eau «vapeur» (i.e. humidité relative de 100%) dépend de la température et décroit avec celle-ci. Dans le domaine du bâtiment, cela a deux conséquences : • La condensation en surface • La condensation en masse Qui sont toutes les deux à l’origine de problèmes...
- 130. Pourquoi ? La condensationen surface intervient lorsque un air «chaud et humide» entre en contact avec une surface «froide» : Une partie de l’eau «vapeur» passe à l’état liquide et se dépose sur la surface. C’est par exemple le cas de la vitre de votre salle de bains après votre douche. Cela devient beaucoup plus problématique si le «point froid» est dû à un défaut d’isolation ou au mauvais traitement d’un pont thermique. Cette zone humide devient alors le «Club Med» des moisissures !
- 131.
- 132. Pourquoi ? La condensationen volume concerne la condensation au coeur même des parois. De même que l’écart de température entre les deux faces crée un gradient dans la paroi et donc un flux de chaleur, la différence «d’humidité» crée un gradient dans le matériau et donc un «écoulement» de l’humidité. La grandeur pertinente est la pression de vapeur donc on va devoir calculer le profil dans la paroi. Si la pression de vapeur devient supérieure à la pression de saturation, on a condensation et donc désordre...
- 133. Rappels sur l’AirHumide L’air humide est donc un mélange en proportions variables d’air sec et de vapeur d’eau. La pression (partielle) de vapeur d’eau pv(T) est la pression qu’aurait la vapeur d’eau si elle occupait seule le volume du système. La pression de saturation pv,sat(T) correspond à la pression partielle maximale que peut atteindre pv(T) sans avoir de condensation
- 134. Rappels sur l’AirHumide L’humidité spécifique r (ou rapport de mélange) représente le rapport entre la masse de vapeur et la masse d’air sec (et pas la masse totale...) A la saturation, on a r=rsat pv,sat(T) = 8 : 610.5 · exp ✓ 17.269 · T 4717.03 T 35.85 ◆ pour T 273.15 K 610.5 · exp ✓ 21.875 · T 5975.16 T 7.65 ◆ pour T 273.15 K
- 135. Rappels sur l’AirHumide L’humidité relative HR (ou 𝛗 ) est une mesure de la quantité de vapeur d’eau par rapport à la saturation. On a donc une humidité relative de 0% pour un air complètement sec et de 100% pour un air saturé. Enfin, la température de rosée Tr est la température pour laquelle on atteint la saturation pour une composition donnée. ' = 100 · r rsat = 100 · pv(T) pv,sat(T)
- 136. Condensation en surface Exemple: Condensation en surface. L’air dans ma pièce est à 20°C avec une HR de 80%. Quelle est la température minimale de paroi que je dois maintenir pour éviter la condensation en surface ? 1) on calcule pv,sat=2336.9 Pa puis pv=1869.5 Pa 2) on cherche la température Tr telle que pv,sat(Tr)=pv et on trouve Tr =16.4°C Donc méfiance si une paroi approche cette température...
- 137. Rappels sur l’AirHumide On peut également faire la même chose à l’aide d’un diagramme : Source: Jean Castaing-Lasvignottes Jean CASTAING-LASVIGNOTTES http://jc.castaing.free.fr 2003 jc.castaing@free.fr 19/21 0 5 10 15 20 25 30 35 -20 -10 0 10 20 30 40 50 100 % 90 % 80 % 70 % 60 % 50 % 40 % 30 % 20 % 10 % 0 . 9 6 m 3 / k g 0 . 9 5 m 3 / k g 0 . 9 4 m 3 / k g 0 . 9 3 m 3 / k g 0 . 9 2 m 3 / k g 0 . 9 1 m 3 / k g 0 . 9 0 m 3 / k g 0 . 8 9 m 3 / k g 0 . 8 8 m 3 / k g 0 . 8 7 m 3 / k g 0 . 8 2 m 3 / k g 0 . 8 3 m 3 / k g 0 . 8 4 m 3 / k g 0 . 8 5 m 3 / k g 0 . 8 6 m 3 / k g 0 . 8 1 m 3 / k g 0 . 7 7 m 3 / k g 0 . 7 8 m 3 / k g 0 . 7 9 m 3 / k g 0 . 8 0 m 3 / k g 0 . 7 6 m 3 / k g 0 . 7 5 m 3 / k g 0 kJ/kg 5 kJ/kg 10 kJ/kg 15 kJ/kg 20 kJ/kg 25 kJ/kg 30 kJ/kg 35 kJ/kg 40 kJ/kg 45 kJ/kg 50 kJ/kg 55 kJ/kg 60 kJ/kg 65 kJ/kg 70 kJ/kg 75 kJ/kg 80 kJ/kg 85 kJ/kg 90 kJ/kg 95 kJ/kg 100 kJ/kg 105 kJ/kg 110 kJ/kg 115 kJ/kg 120 kJ/kg 125 kJ/kg -10 kJ/kg 130 kJ/kg 135 kJ/kg Humidité spécifique (g/kg d'air sec) Température (°C) V o l u m e s p é c i f i q u e ( m 3 / k g d 'a i r s e c ) H u m i d i t é r e l a t i v e ( % ) Enthalpie spécifique (kJ/kg d'air sec) 0 . 7 4 m 3 / k g 0 . 7 3 m 3 / k g -5 kJ/kg -15 kJ/kg (kg d'eau/kg d'air sec) t (°C) ( % ) = C t e t (°C) A i r h u m i d e s a t u r é ( = = = = 1 0 0 % ) h J/gk tr ts th h=Cte h=Cte h=Cte ( % ) = C t e th=Cte th=Cte th=Cte tr=Cte =Cte ts=Cte
- 138. Condensation en masse Lecritère de condensation est exactement le même que dans le cas précédent i.e. elle intervient partout où pv ≥ pv,sat. Deux difficultés : • pv,sat est une fonction de la température et on voit donc apparaître le couplage entre transfert de chaleur et d’humidité Solution → Calculer le profil de température • Il faut connaître le profil de pv à l’intérieur du matériau Solution → Calculer le profil de pv ! (j’aime le solutions simples)
- 139. Calcul du profilde pv On va (encore !) utiliser une approche simplifiée basée sur l’analgie électrique. On doit d’abord admettre que le «moteur» du «flux d’humidité» au travers de la parois n’est autre que la pression partielle de vapeur pv. Au travers d’une paroi homogène d’épaisseur e, cela donne l’expression suivante : g = ⇡ e · pv g [kg·s 1 ·m 2 ] ⇡ [kg·s 1 ·m 1 ·Pa 1 ] débit de vapeur saturante perméabilité du matériau
- 140. Calcul du profilde pv g = ⇡ e · pv Le rapport est appelé perméance de la paroi et son inverse correspond à la résistance à la diffusion de la vapeur Rd. ⇡ e Rd = e ⇡ André Baudoin Condensation Thermique du bâtiment Elle s'apparente à la conductivité thermique λ. Quelques valeurs de perméabilité (RT2000) matériau π (kg.s-1 .Pa-1 ) verre, métal, … ≈0 Air au repos (lame d’air) 210.10-12 Béton plein siliceux ou calcaire sec 1,6.10-12 terre cuite sèche 13.10-12 Plâtre, plaques et carreaux 21.10-12 béton cellulaire sec -ρ = 400 à 800 kg.m-3 21.10-12 laine minérale 210.10-12 polystyrène expansé 3,5.10-12 polystyrène extrudé 1,4.10-12 polyuréthane 3,5.10-12 mousse phénolique (ρ = 30 à 100 kg.m-3 ) 4,2.10-12 On définit également la perméance de la paroi par : e π
- 141. Calcul du profilde pv Un petit exemple ? e1 π1 e2 π2 pv A T x pv,I pv,C pv,E g = 1/R1 z}|{ ⇡1 e1 ·(pv,I pv,C) g = ⇡2 e2 |{z} 1/R2 ·(pv,C pv,E) g = 1 R · (pv,I pv,E) R = R1 + R2 ⇒ pv,I pv,C pv,I pv,E = R1 R1 + R2 pv,C = pv,I (pv,I pv,E) · R1 R1 + R2 Les vitesses de transfert dans les matériaux étant trés faible, ce sont eux qui sont limitants. Il n’est donc pas utile de prévoir une quelconque résistance de air/paroi.
- 142. Calcul du profilde pv Dans la RT, la perméabilité est remplacée par le facteur de résistance à la diffusion de vapeur d’eau μ qui est simplement le rapport de la perméabilité à la vapeur d’eau de l’air sur celle du matériau. La résistance Rd est donc directement proportionnelle à eμ qui peut être utilisé directement dans le calcul du profil. ...puisque le calcul des pv intermédiaires se fait en utilisant la règle des «ponts diviseurs» qui ne dépend que des valeurs relatives des résistances. Réglementation Thermique 2005 6 Règles Th-U - Fascicule 2 : Matériaux - Chapitre II : Valeurs tabulées Matériaux ou application Masse volumique sèche (ρ) en kg/m3 Conductivité thermique utile (λ) en W/(m.K) Capacité thermique massique (Cp) en J/(kg.K) Facteur de résistance à la diffusion devapeur d’eau (µ) sec humide 2.3 – PLATRES (3) 2.3.1 – PLÂTRES SANS GRANULATS • Plâtre « gaché serré » ou « très serré » (plâtre de très haute dureté (THD), plâtre projeté et plâtre fin) • Plâtre courant d’enduit intérieur (plâtre fin de construction (PFC) ou plâtre gros de construction (PGC) • Enduit intérieur à base de plâtre et de sable • Plaques de plâtres à parement de carton « standard » et « haute dureté » ou éléments préfabriqués en plâtre à parements lisses 1 200 ρ ≤1 500 900 ρ ≤ 1 200 600 ≤ ρ ≤ 900 ρ ≤ 600 1 000 ≤ ρ ≤ 1 300 ρ ≤ 1 000 ρ ≤ 1 600 750 ≤ ρ ≤ 900 0,56 0,43 0,30 0,18 0,57 0,40 0,80 0,25 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 1 000 10 10 10 10 10 10 10 10 4 4 4 4 6 6 6 4 2.3.2 – PLÂTRE AVEC GRANULATS LÉGERS OU FIBRES MINÉRALES • Plaques de plâtre à parement de carton « spéciales feu » et plaques de plâtre armées de fibres minérales • Plâtre d’enduit avec perlite tout venant ou vermiculite grade 2 (de 1 à 2 mm) – 1 volume pour un volume de plâtre 800 ≤ ρ ≤ 1 000 600 ≤ ρ ≤ 900 0,25 0,30 1 000 1 000 10 10 4 6
- 143. Diagramme de Glaser Onpeut maintenant tout recoller tous les morceaux en traçant sur le même graphique : 1. le profil de température 2. le profil de pression de saturation (qui dépend de T) 3. le profil de pression de vapeur Et si, en un point, la courbe pv passe au dessus ce pv,sat, alors on a un risque de condensation et donc de désordre...
- 144. Diagramme de Glaser 2.2Calcul des flux de vapeur • Flux arrivant sur le béton cellulaire : (0,0200/0,16) × 0,5650 × 29 × 0,3054 = 0,6255 g/m2·h • Flux sortant du béton cellulaire : (0,0200/0,16) × 0,5650 × 29 × 0,1913 = 0,3917 g/m2·h • Flux traversant le monocouche : (2,1551 – 1,7550)/1,67 = 0,2396 g/m2·h 2.3 Épure Le tracé des trois courbes formant le diagramme de Glaser est illustré sur la figure 2. 2.4 Fissuration Au niveau de l’enduit hydraulique : – le choc thermique estival ∆Tété e.h. = 24,2203 oC ; – le choc thermique hivernal ∆Thiver e.h. = 24,2541 oC. Ces chocs entraînent des variations linéaires, respectivement : – d’allongement : ; – de retrait : ; et des contraintes : – de compression : σc été e.h. = 9,69 kg/cm2 ; – de traction : . S’il y a « pathologie », vous trouverez ci-après les remèdes à apporter en fonction du cas considéré. 2.4.1 En travaux neufs Nous pouvons reprendre ici les mêmes remarques faites au paragraphe 1.4.1. 2.4.2 En réhabilitation Les remarques énoncées au paragraphe 1.4.2 sont également valables ici. Béton cellul. 12,50 Béton cellul. 0,8829 25,6032 – 8,8743 2,1551 Monocouche 1,67 Monocouche 0,0049 0,1426 – 9,0168 2,1266 0,0339 0,9832 – 10,0000 1,9500 Total RD = 14,94 Total Rth = 1,7698 Coefficient de déperdition surfacique K = 0,5650 = 0,57 W/m2·oC 0 25 0 16 1 5625 , , , = 0 01 115 0 0087 , , , = 1 0 0600 he = , Figure 2 – Diagramme de Glaser pour une paroi de béton cellulaire de 25 cm Ti = 19 °C Te = -10 °C HRe = 90 % Ti = 19 °C HRi = 60 % Psi = 16,48 mmHg 17,1975 16,7289 9,4688 14,2840 14,7175 7,2538 14,2558 5,0601 3,6512 3,3539 2,1266 0,2338 g/m2.h 2,1551 2,6641 11,6083 6,4876 -3,7537 -2,7295 1,3670 5 mmHg 15 mmHg 0 mmHg -8,8743 -9,0168 15° 10° 5° 0° -5° Béton cellulaire de 25 cm λ =0,16 W/m · °C ; densité = 400 kg/m3 Plâtre 1 cm Monocouche 1 cm Cond. interne 0,1521 g/m2.h Cond. interface Cond. totale : 0,3859 g/m2.h Ppi = 9,8880 mmHg HRi = 60 % Te = -10 °C Pse = 1,950 mmHg Ppe = 1,7550 mmHg HRe = 90 % ∆ℓété e h mm m . . , / = 0 2422 ∆ℓhiver e h mm m . . , / = 0 2425 σ t hiver e h kg cm . . , / ′ = 9 70 2 té délivré pour le compte de 7200034122 - universite pau et pays adour // 194.167.156.15
- 145. Modélisation en dynamique C’estpour l’an prochain...